【手続補正書】
【提出日】平成18年7月14日(2006.7.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【書類名】      明細書
【発明の名称】  自動車
【特許請求の範囲】
【請求項１】  駆動エンジンと、変速機と、トルク伝達系と、変速機の変速比設定の自動操作用の及び／又はトルク伝達系の自動操作用の装置と、少なくとも１つの制御ユニットと、該制御ユニットから制御可能な少なくとも１つの自動操作用のアクチュエータとを有しており、前記少なくとも１つのアクチュエータが少なくとも１つの電気モータ等の駆動ユニットを有している自動車において、
前記アクチュエータの及び／又は該アクチュエータ駆動ユニットの、少なくとも１つの特性パラメータが検出可能であり、前記制御ユニットによりこの特性パラメータを用いて、操作を表すパラメータが求められることを特徴とする、自動車。
【請求項２】  駆動エンジンと、変速機と、トルク伝達系と、変速機の変速比設定の自動操作用の及び／又はトルク伝達系の自動操作用の装置と、少なくとも１つの制御ユニットと、該制御ユニットから制御可能な少なくとも１つの自動操作用のアクチュエータとを有しており、前記少なくとも１つのアクチュエータが少なくとも１つの電気モータ等の駆動ユニットを有している自動車において、
前記少なくとも１つのアクチュエータが、少なくとも１つのセンサを有しており、該センサはアクチュエータ及び／又は駆動ユニットの少なくとも１つの特性パラメータを検出し、前記制御ユニットによってこの特性パラメータを用いて、操作を表すパラメータが求められることを特徴とする自動車。
【請求項３】  前記アクチュエータ及び／又は駆動ユニットの特性パラメータは、電圧や電流等の電気的な特性パラメータである、請求項１又は２記載の自動車。
【請求項４】  前記アクチュエータ及び／又は駆動ユニットの特性パラメータは、回転数、回転方向、位置、速度、加速度、操作方向及び／又は操作力等の機械的な特性パラメータである、請求項１又は２記載の自動車。
【請求項５】  前記駆動ユニットの特性パラメータの変化は、前記制御ユニットを用いて時間の関数として求められ、そこから操作を表すパラメータが検出又は算出される、請求項１〜４いずれか１項記載の自動車。
【請求項６】  前記特性パラメータ、処理された特性パラメータ、結合された特性パラメータの最大値、最小値又は零位置及び／又はそれらの時間シーケンスが制御ユニットを用いて求められ、そこから該制御ユニットによって、操作を表すパラメータが求められる、請求項１〜５いずれか１項記載の自動車。
【請求項７】  前記制御ユニットは、駆動ユニットの少なくとも１つの特性パラメータを用いて、トルク伝達系の操作を表す少なくとも１つのパラメータ、又は変速機のシフト過程又はセレクト過程を表すパラメータ、例えばシフト工程、セレクト工程、及び／又はトルク伝達系の操作工程等を定める、請求項１〜６いずれか１項記載の自動車。
【請求項８】  前記操作を表すパラメータは、トルク伝達系及び／又は変速機の構成要素の少なくとも１つの位置、速度、加速度、移動方向であるか、及び／又はトルク伝達系及び／又は変速機の構成要素への作用力である、請求項１〜７いずれか１項記載の自動車。
【請求項９】  前記制御ユニットは、電動モータ等の駆動ユニットの電流及び／又は電圧の時間依存性から、位置、速度、加速度、移動方向等の１つのパラメータか、及び／又は操作力を定める、請求項１〜８いずれか１項記載の自動車。
【請求項１０】  前記制御ユニットは、増分する信号を用いて、操作を表す少なくとも１つのパラメータを算出する、請求項１〜９いずれか１項記載の自動車。
【請求項１１】  前記制御ユニットは、アナログ信号及び／又はデジタル信号を用いて、操作を表す少なくとも１つのパラメータを算出する、請求項１〜１０のいずれか１項記載の自動車。
【請求項１２】  前記制御ユニットは、変速機及び／又はトルク伝達系の操作の開ループ制御又は閉ループ制御等の制御を、操作を表す少なくとも１つのパラメータを開ループ制御量又は閉ループ制御量としている、請求項１〜１１いずれか１項記載の自動車。
【請求項１３】  前記センサは、直線移動量を検出する、請求項１〜１２いずれか１項記載の自動車。
【請求項１４】  前記センサは、角度変化量を検出する、請求項１〜１３いずれか１項記載の自動車。
【請求項１５】  前記センサは、アクチュエータ及び／又は駆動ユニットの構成要素の直線移動又は回転移動の増分を検出する、請求項１〜１４いずれか１項記載の自動車。
【請求項１６】  前記センサは、回転する構成要素の回転数か又は該回転数の増分を検出する、請求項１〜１５いずれか１項記載の自動車。
【請求項１７】  前記センサは、回転する構成要素の回転方向を検出する、請求項１〜１６いずれか１項記載の自動車。
【請求項１８】  前記センサは、直線的に移動する構成要素の移動量か又は該移動量の増分を検出する、請求項１〜１７いずれか１項記載の自動車。
【請求項１９】  前記センサは、直線的に移動する構成要素の移動方向を検出する、請求項１〜１８いずれか１項記載の自動車。
【請求項２０】  電流又は電圧の変調が移動量の増分として検出され、この信号を用いて、操作を表すパラメータを定める、請求項１〜３いずれか１項記載の自動車。
【請求項２１】  前記制御ユニットは、複数のセンサ信号を用いて操作移動量の増分を検出して計数し、そこから、操作を表すパラメータを定める、請求項１〜２０いずれか１項記載の自動車。
【請求項２２】  少なくとも１つのセンサが増分センサか又はアナログセンサかデジタルセンサである、請求項１〜２１いずれか１項記載の自動車。
【請求項２３】  前記センサは、実質的にケーシング固定されて配設されており、移動可能な構成要素の移動量を検出する、請求項１〜２２いずれか１項記載の自動車。
【請求項２４】  前記センサは、少なくとも１つの移動可能なセンサ素子と、少なくとも１つの実質的に固定されたセンサ素子を有し、１つのセンサ素子を用いて他のセンサ素子の移動量か又は該移動量の増分を検出する、請求項１〜２４いずれか１項記載の自動車。
【請求項２５】  前記センサは、抵抗性、誘導性、容量性、磁気抵抗性又は磁気性のセンサである、請求項１〜２４いずれか１項記載の自動車。
【請求項２６】  前記センサは、光センサか又はオプトエレクトロニックセンサである、請求項１〜２５いずれか１項記載の自動車。
【請求項２７】  前記センサは、ホール効果センサである、請求項１〜２６いずれか１項記載の自動車。
【請求項２８】  検出された特性パラメータは、１つの特性パラメータの増分である、請求項１〜２７いずれか１項記載の自動車。
【請求項２９】  少なくとも１つのアクチュエータの駆動ユニットの少なくとも１つは、直流モータ又は交流モータ等の電動モータである、請求項１〜２８いずれか１項記載の自動車。
【請求項３０】  電動モータ等の駆動ユニットの電流又は電圧等の電気的な特性パラメータが検出され、特性曲線又は特性マップを用いて電動モータの駆動トルクが定められる、請求項１〜２９いずれか１項記載の自動車。
【請求項３１】  前記制御ユニットは、電動モータの駆動ユニットから操作力を、駆動ユニットと操作素子の間の変換比の考慮下で求める、請求項３０記載の自動車。
【請求項３２】  駆動ユニットと操作素子との間に弾性部が配設されており、少なくとも１つのセンサが操作素子の制御された操作のもとで前記弾性部のひずみを検出し、制御ユニットが少なくとも１つのセンサ信号を用いて操作力を求める、請求項１〜３１いずれか１項記載の自動車。
【請求項３３】  ２つのセンサが前記弾性部のひずみを検出し、複数のセンサ信号から１つの操作力が算出可能である、請求項３２記載の自動車。
【請求項３４】  ２つのセンサが弾性部のひずみの検出のために用いられ、１つのセンサは弾性部前方の操作経路に配設され、もう１つのセンサは弾性部後方の操作経路に配設され、制御ユニットは複数のセンサ信号の差分及び／又は微分等から操作力を定める、請求項３２又は３３記載の自動車。
【請求項３５】  前記制御ユニットは、検出された操作応力を少なくとも１つの基準値と比較し、この基準値に達するか又はこの基準値を上回った場合に、操作力によって、変更された制御を導入する、請求項１〜３４いずれか１項記載の自動車。
【請求項３６】  前記弾性部は少なくとも１つの力蓄積器を含んでいる、請求項１〜３５いずれか１項記載の自動車。
【請求項３７】  前記少なくとも１つの力蓄積器は、負荷のもとでトルク伝達系又は変速機の操作の際に歪みを生じ得る、請求項３６記載の自動車。
【請求項３８】  前記少なくとも１つの力蓄積器は、遊びを伴って配設されている、請求項１〜３７いずれか１項記載の自動車。
【請求項３９】  前記少なくとも１つの力蓄積器は遊びを伴わずに配設されている、請求項１〜３８いずれか１項記載の自動車。
【請求項４０】  前記少なくとも１つの力蓄積器は、バイアス力が作用するように配設されている、請求項１〜３９いずれか１項記載の自動車。
【請求項４１】  前記弾性部は、シングルステップ又はマルチステップの力−距離特性を有している、請求項１〜４０いずれか１項記載の自動車。
【請求項４２】  前記少なくとも１つのセンサは、アナログ式又はデジタル式の距離センサである、請求項１〜４１いずれか１項記載の自動車。
【請求項４３】  前記少なくとも１つのセンサは、デジタルスイッチか又はプローブである、請求項１〜４２いずれか１項記載の自動車。
【請求項４４】  バイアス力が加えられた力蓄積器を使用する場合に、１つのスイッチ又はプローブが、限界値等の所定の力閾値の上回りを検出する、請求項１〜４３いずれか１項記載の自動車。
【請求項４５】  前記スイッチは、ホール素子スイッチ等の無接触でスイッチングされるスイッチか又はリードスイッチか、又は接触によってスイッチングされるスイッチである、請求項１〜４４いずれか１項記載の自動車。
【請求項４６】  変速機及び／又はトルク伝達系の自動操作のための装置と、少なくとも１つの駆動ユニットを備えた少なくとも１つのアクチュエータとを有し、温度センサが前記アクチュエータ又は駆動ユニットの構成要素の温度を検出する、請求項１〜４５いずれか１項記載の自動車。
【請求項４７】  前記制御ユニットは、熱的モデルを用いて１つの構成要素の温度から、別の構成要素の温度を求める、請求項４６記載の自動車。
【請求項４８】  前記別の構成要素の温度Ｔｅｒｒは、測定温度Ｔｍｅｓｓから以下の式、
Ｔｅｒｒ＝Ｔｍｅｓｓ＋ΔＴｍｅｓｓ*Ｒ／Ｃ*Ｆ(ＰＶｅｒｌｕｓｔ)
によって求められ、前記ΔＴｍｅｓｓは、測定された温度の勾配、前記Ｒ／Ｃは、測定された温度の位置と算出された温度の位置との間の熱伝導抵抗と熱容量、前記Ｆ(ＰＶｅｒｌｕｓｔ)は、熱出損失に依存した関数である、請求項４７記載の自動車。
【請求項４９】  前記制御ユニットは、構成要素の少なくとも１つの温度を基準値と比較し、この基準値に達しているか又は上回っている場合にはアクチュエータの変更制御を導入する、請求項４６又は４７記載の自動車。
【請求項５０】  電動モータ等の複数の駆動ユニットと、１つのアクチュエータないし複数のアクチュエータの制御に対して、複数の出力回路が用いられ、各電動モータ毎に、Ｈ形に接続された４つのトランジスタを備えた１つの出力段が用いられている、請求項１〜４９いずれか１項記載の自動車。
【請求項５１】  電動モータ等の駆動ユニットと、１つのアクチュエータないし複数のアクチュエータの制御に対して、第１の電動モータに対するＨ形に接続された４つのトランジスタと、さらなる電動モータ毎にそれぞれ２つの別のトランジスタを備えた１つの出力回路が用いられる、請求項１〜５０いずれか１項記載の自動車。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ドライブトレインにおける駆動エンジンと、変速機と、トルク伝達系と、変速機の変速比設定の自動操作及び／又は、トルク伝達系の自動操作のための装置と、少なく１つの制御ユニットと、該制御ユニットから制御可能な少なくとも１つの自動操作用のためのアクチュエータとを有しており、前記少なくとも１つのアクチュエータが少なくとも１つの電気モータ等の駆動ユニットを有している自動車に関する。
【０００２】
【従来の技術】
変速機又はトルク伝達系（クラッチ等）の自動操作とは、アクチュエータを用いた変速機の制御された変速段の選択と解される。この場合は、少なくとも１つの駆動側変速機構が所定の複数の位置の間で操作される。それにより１つの変速段が投入もしくは解除される。このようなことはトルク伝達系の操作に対しても当てはまる。この場合は、それに対して例えば接続状態と、トルク伝達系から伝達可能なトルクの設定のために、レリーズ軸受けが２つの位置の間で操作され設定される。本発明はさらに、クラッチ及び／又は変速機の自動操作装置に関する。
【０００３】
前述のような自動車では、少なくとも１つの駆動素子の制御と、トルク伝達系及び／又は変速機の自動操作との間に１つの相関関係が成り立つ。この場合は、少なくとも１つの駆動ユニットと、トルク伝達系及び／又は変速機の操作素子との間の伝達区間が、例えば時間的な変化におかれる。さらにギア変速比のクラッチ過程及び／又は変速過程及び／又は選択過程の比較的正確な制御／調整を達し得るためには、操作量のデータ、例えば位置、速度、加速度、及び／又は操作素子からの力又は操作素子への力等が必要とされる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、冒頭に述べたような形式の自動車において、簡単でコストのかからない製造が可能で、かつ機能面の高い安全性が保障される自動車を提供することである。さらに本発明の課題は、自動操作を最適に検出し、データに基づいて制御させるための簡単で低コストなセンサ装置を得ることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記課題は本発明により、アクチュエータの及び／又は該アクチュエータ駆動ユニットの、少なくとも１つの特性パラメータが検出可能であり、前記制御ユニットによりこの特性パラメータを用いて、操作を表すパラメータが求められるように構成されて解決される。
【０００６】
また上記課題は本発明により、少なくとも１つのアクチュエータが、少なくとも１つのセンサを有しており、該センサはアクチュエータ及び／又は駆動ユニットの少なくとも１つの特性パラメータを検出し、前記制御ユニットによってこの特性パラメータを用いて、操作を表すパラメータが求められるように構成されて解決される。
【０００７】
この場合有利には、前記アクチュエータ及び／又は駆動ユニットの特性パラメータは、電圧や電流等の電気的な特性パラメータである。
【０００８】
また有利には、前記アクチュエータ及び／又は駆動ユニットの特性パラメータは、回転数、回転方向、位置、速度、加速度、操作方向及び／又は操作力等の機械的な特性パラメータである。記駆動ユニットの特性パラメータの変化は、前記制御ユニットを用いて時間の関数として求められ、そこから操作を表すパラメータが検出又は算出される。
【０００９】
本発明の別の有利な実施例によれば、前記特性パラメータ、処理された特性パラメータ、結合された特性パラメータの最大値、最小値又は零位置及び／又はそれらの時間シーケンスが制御ユニットを用いて求められ、そこから該制御ユニットによって、操作を表すパラメータが求められる。
【００１０】
同様に有利には、前記制御ユニットは、駆動ユニットの少なくとも１つの特性パラメータを用いて、トルク伝達系の操作を表す少なくとも１つのパラメータ、又は変速機のシフト過程又はセレクト過程を表すパラメータ、例えばシフト工程、セレクト工程、及び／又はトルク伝達系の操作工程等を定める。
【００１１】
さらに有利には、前記操作を表すパラメータは、トルク伝達系及び／又は変速機の構成要素の少なくとも１つの位置、速度、加速度、移動方向であるか、及び／又はトルク伝達系及び／又は変速機の構成要素への作用力である。
【００１２】
さらに有利には、前記制御ユニットは、電動モータ等の駆動ユニットの電流及び／又は電圧の時間依存性から、位置、速度、加速度、移動方向等の１つのパラメータか、及び／又は操作の力を定める。
【００１３】
同様に本発明の別の有利な実施例によれば、前記制御ユニットは増分する信号を用いて、操作を表す少なくとも１つのパラメータを算出する。
【００１４】
さらに有利には、前記制御ユニットはアナログ信号及び／又はデジタル信号を用いて、操作を表す少なくとも１つのパラメータを算出する。
【００１５】
本発明の別の有利な実施例によれば、前記制御ユニットは、変速機及び／又はトルク伝達系の操作の開ループ制御又は閉ループ制御等の制御を、操作を表す少なくとも１つのパラメータを開ループ制御量又は閉ループ制御量としている。
【００１６】
この場合有利には、センサは、直線移動量、例えば工程区間、速度及び／又は加速度等を検出する。また有利には、前記センサは、例えば回転移動量、回転数及び／又は角速度等の角度変化量を検出する。さらに有利には、センサは移動方向又は回転方向を識別する。同様に有利には、さらに別のセンサが移動方向又は回転方向を識別する。
【００１７】
本発明の別の有利な実施例によれば、前記センサは、アクチュエータ及び／又は駆動ユニットの構成要素の直線移動又は回転移動の増分を検出する。同様に有利には、前記センサは、回転する構成要素の回転数か又は該回転数の増分を検出する。又有利には、前記センサは、回転する構成要素の回転方向を検出する。
【００１８】
さらに有利には、前記センサは、直線的に移動する構成要素の移動量か又は該移動量の増分を検出する。同様に有利には、前記センサは、直線的に移動する構成要素の移動方向を検出する。
【００１９】
本発明の別の有利な実施例によれば、電流又は電圧の変調が移動量の増分として検出され、この信号を用いて、操作を表すパラメータを定める。
【００２０】
同様に有利には、前記制御ユニットは、複数のセンサ信号を用いて操作移動量の増分を検出して計数し、そこから、操作を表すパラメータを定める。
【００２１】
有利には、少なくとも１つのセンサが増分センサか又はアナログセンサかデジタルセンサである。
【００２２】
さらに有利には、前記センサは、実質的にケーシング固定されて配設されており、移動可能な構成要素の移動量を検出する。
【００２３】
特に有利には、前記センサは、少なくとも１つの移動可能なセンサ素子と、少なくとも１つの実質的に固定されたセンサ素子を有し、１つのセンサ素子を用いて他のセンサ素子の移動量か又は該移動量の増分を検出する。
【００２４】
同様に有利には、前記センサは、抵抗性、誘導性、容量性、磁気抵抗性又は磁気性のセンサか又はその他のセンサである。
【００２５】
さらに有利には、前記センサは、光センサか又はオプトエレクトロニックセンサである。この場合センサは実質的に１つの発信器と検出器からなっている。この発信器は、例えばダイオード、レーザ、半導体レーザ等のビーム源であってもよい。
【００２６】
さらに有利には、前記センサは、ホール素子式センサである。
【００２７】
別の有利な実施例によれば、検出された特性パラメータは、１つの特性パラメータの増分である。制御ユニットは、計数された増分から操作量を算出する。
【００２８】
さらに有利には、少なくとも１つのアクチュエータの駆動ユニットの少なくとも１つは、直流モータ又は交流モータ等の電動モータである。
【００２９】
別の有利な実施例によれば、電動モータ等の駆動ユニットの電流又は電圧等の電気的な特性パラメータが検出され、特性曲線又は特性マップを用いて電動モータの駆動トルクが定められる。
【００３０】
さらに有利には、前記制御ユニットは、電動モータの駆動ユニットから操作力を、駆動ユニットと操作素子の間の変換比の考慮下で求める。
【００３１】
同様に有利には、駆動ユニットと操作素子の間に弾性部が配設されており、少なくとも１つのセンサが操作素子の制御された操作のもとで前記弾性部のひずみを検出し、制御ユニットが少なくとも１つのセンサ信号を用いて操作力を求める。
【００３２】
本発明の別の有利な実施例によれば、２つのセンサが前記弾性部のひずみを検出し、複数のセンサ信号から１つの操作力が算出可能である。同様に有利には、２つのセンサが弾性部のひずみの検出のために用いられ、１つのセンサは弾性部前方の操作経路に配設され、もう１つのセンサは弾性部後方の操作経路に配設され、制御ユニットは複数のセンサ信号の差分及び／又は微分等から操作力を定める。
【００３３】
さらに有利には、前記制御ユニットは、検出された操作力を少なくとも１つの基準値と比較し、この基準値に達するか又はこの基準値を上回った場合に、操作力によって、変更された制御を導入する。
【００３４】
別の有利な実施例によれば、前記弾性部は少なくとも１つの力蓄積器を含んでいる。さらに有利には、前記少なくとも１つの力蓄積器は、負荷のもとでトルク伝達系又は変速機の操作の際に歪みを生じ得る。同様に有利には、前記少なくとも１つの力蓄積器は、遊びを伴って配設されている。さらに有利には、前記少なくとも１つの力蓄積器は遊びを伴わずに配設されている。本発明の別の有利な実施例によれば、前記少なくとも１つの力蓄積器は、バイアスを力が作用するように配設されている。
【００３５】
有利には、前記弾性部は、シングルステップ又はマルチステップの力−距離特性を有している。同様に有利には、前記少なくとも１つのセンサは、アナログ式又はデジタル式の距離センサである。さらに有利には、前記少なくとも１つのセンサは、デジタルスイッチか又はプローブである。
【００３６】
本発明の別の有利な実施例によれば、バイアス力が加えられた力蓄積器を使用する場合に、１つのスイッチ又はプローブが、限界値等の所定の力閾値の上回りを検出する。
【００３７】
別の有利な実施例によれば、前記スイッチは、ホール素子スイッチ等の無接触でスイッチングされるスイッチか又はリードスイッチか、又は接触によってスイッチングされるスイッチである。
【００３８】
さらに別の有利な実施例によれば、変速機及び／又はトルク伝達系の自動操作のための装置と、少なくとも１つの駆動ユニットを備えた少なくとも１つのアクチュエータとを有し、温度センサが前記アクチュエータ又は駆動ユニットの構成要素の温度を検出する。
【００３９】
同様に本発明の別の有利な実施例によれば、前記制御ユニットは、熱的モデルを用いて１つの構成要素の温度から、別の構成要素の温度を定める。
【００４０】
さらに有利には、前記別の構成素子の温度Ｔｅｒｒは、測定温度Ｔｍｅｓｓから以下の式、
Ｔｅｒｒ＝Ｔｍｅｓｓ＋ΔＴｍｅｓｓ*Ｒ／Ｃ*Ｆ(ＰＶｅｒｌｕｓｔ)
によって求められ、前記ΔＴｍｅｓｓは、測定された温度の勾配、前記Ｒ／Ｃは、測定された温度の位置と算出された温度の位置の間の熱的伝導抵抗と熱容量、前記Ｆ(ＰＶｅｒｌｕｓｔ)は、熱的出損失に依存した関数である。
【００４１】
さらに有利には、前記制御ユニットは、構成要素の少なくとも１つの温度を基準値と比較し、この基準値に達しているか又は上回っている場合にはアクチュエータの変更制御を導入する。
【００４２】
同様に有利には、電動モータ等の複数の駆動ユニットと、１つのアクチュエータないし複数のアクチュエータの制御に対して、複数の出力回路が用いられ、各電動モータ毎に、Ｈ形に接続された４つのトランジスタを備えた１つの出力段が用いられる。
【００４３】
本発明の別の有利な実施例によれば、電動モータ等の駆動ユニットと、１つのアクチュエータないし複数のアクチュエータの制御に対して、第１の電動モータに対するＨ形に接続された４つのトランジスタと、さらなる電動モータ毎にそれぞれ２つのさらなるトランジスタを備えた１つの出力回路が用いられる。
【００４４】
【発明の実施の形態】
次に本発明を図面に基づき詳細に説明する。
【００４５】
図１には、駆動エンジン２とトルク伝達系３と変速機４を備えた自動車１のドライブトレーンが概略的に示されている。変速機４の後方には、ディファレンシャル５とドライブアクスルないしドライブシャフト６ａ,６ｂが配設されている。このディファレンシャル５とドライブアクスル６ａ,６ｂを介して駆動輪７ａ，７ｂは駆動される。
【００４６】
前記駆動輪及び／又はドライブアクスルには例えばホイール回転数センサ８が配設されていてもよい。このホイール回転数センサ８は制御ユニット１０と接続されている。それによりこの制御ユニット１０は例えば個々の駆動輪もしくは個々の非駆動輪のホイール回転数を検出して評価可能である。
【００４７】
トルク伝達系３はこの実施例では、フライホイール１１と接続されている。この場合フライホイール１１は駆動エンジン２のクランク軸と結合されている。トルク伝達系は、実質的にクラッチカバー１２と、クラッチプレッシャープレート１３、皿バネ等の力蓄積器１４と、クラッチディスク１５からなっている。このクラッチディスク１５は変速機入力軸１６と実質的に回転不動に結合されている。クラッチディスク１５はさらに半径方向外側に摩擦ライニング１７とねじれ振動減衰装置１８を有している。フライホイール１１は、フライホイールの一次側と二次側の間に振動減衰装置を備えた一体式のフライホイールか複合式のフライホイールとして構成されてもよい。そのような複合式フライホイールは例えば２枚型フライホイールの概念のもとでも一般的に公知である。フライホイール１１は、半径方向外側領域にスタータ用の歯車リム１９を有している。このスタータ用歯車リム１９を介して、スタータは駆動エンジン２をスタート可能である。さらに駆動エンジン２のエンジン回転数を検出のためにセンサ２０が用いられている。このセンサ２０は、制御ユニット１０に接続されており、この場合この接続は図１には示されていない。
【００４８】
自動車１はさらにブレーキ２１の少なくとも１つの操作素子を有している。この場合この操作素子には信号発信器２２が対応付けされている。この信号発信器２２は、ハンドブレーキ及び／又は作動ブレーキ等のブレーキが操作されいるか否かを検出する。この操作素子は、ペダルや、ハンドブレーキ等のハンド操作レバーか又はフット操作レバーであってもよい。
【００４９】
さらにこの車両内には負荷レバー２３などの発信器が存在する。この負荷レバー２３は例えばアクセルペダルとして構成され、ドライバ側での、エンジン回転数とエンジントルクの制御を担う。この発信器２３には少なくとも１つのセンサ２４が対応付けされる。このセンサ２４は、どの位強くないしはどの位遠くに負荷レバーが操作されたかを検出する。さらに場合によっては同時に、もしくは他のセンサ素子を用いて、負荷レバーがアイドリング時のように非操作状態なのかあるいは操作状態なのかが検出される。
【００５０】
自動車１は、トルク伝達系３の自動操作か及び／又は変速機４の変速比設定の自動操作のための装置３０を有している。この装置は、トルク伝達系の接続及び／又は解除の自動的な実施、もしくはトルク伝達系から伝達されるトルクの自動的な設定の実施を行う。またこの装置は、変速機の変速段の切換／選択を自動的に行うように構成されていてもよい。
【００５１】
装置３０は少なくとも１つのアクチュエータを有している。このアクチュエータは、少なくとも１つの駆動ユニットを備えている。またこのアクチュエータが複数利用されてもよい。この場合は、これらのアクチュエータがその駆動ユニットによって、変速機のセレクト過程及び／又は変速過程の操作、及び／又はトルク伝達系の操作過程の操作を制御されて行う。装置３０は信号線路３１を介して制御ユニット１０に接続されている。制御ユニット１０は、関与する信号と動作パラメータに基づいて、変速機変速段の切換のために、及び／又はトルク伝達系の接続又は解除等の操作のために信号を形成する。複数のセンサ信号の他にも例えば信号線路３２,３３を介して信号又は測定量が他の電子ユニットと交換可能か又は、他の電子ユニットから受信可能かあるいは、他の電子ユニットへ伝送可能である。例えば制御ユニット１０は、エンジン電子制御装置と、及び／又は、トラクションコントロールの電子装置と、及び／又はＡＢＳの電子装置と送信可能に接続されてもよい。さらに制御ユニットはその他の電子ユニットに接続されていてもよい。この電子制御ユニット１０はそのユニットの１つとして、トルク伝達系の操作と変速機の切換のための制御ユニットを含んでいてもよい。さらに、例えばエンジン電子制御装置に集積された電子ユニットで構成してもよい。
【００５２】
しかしながら個々の電子ユニットが相互に分離されて実現されてもよい。この場合は複数の電子ユニット間で信号接続が形成される。
【００５３】
装置３０は、例えば変速機に配設されるか組み込まれており、メインミッションシャフトは、機械的に又は圧力媒体（例えば油圧等）によって操作される調整部材を介して変速機の変速比の設定を行うために、少なくとも部分的に収容されていてもよい。さらに装置３０はトルク伝達系（これは図１による実施例では油圧系である）の操作のために電子制御式アクチュエータを有している。この場合のこのアクチュエータは、場合によっては変速機とマスターシリンダと共に装置３０内部に設けられており、油圧管路４０を介して油圧スレーブシリンダ４１と油圧媒体によって接続されている。この場合装置３０内でのマスターシリンダのピストンの制御のもとではスレーブシリンダがレリーズ軸受けをクラッチ操作（例えばクラッチ接続、クラッチ解除等）のために操作する。
【００５４】
前記装置３０内部には、少なくともさらにもう１つのセンサが設けられてもよい。このセンサは変速比の切換過程又は選択過程の操作や、及び／又はトルク伝達系の操作過程を直接又は間接的に検出する。
【００５５】
図２は、図１の装置３０の断面図を示す。この装置３０は、例えば回転トルク伝達系の操作のためのアクチュエータの下位系のようなものであり、例えば回転トルク伝達系の結合操作ならびに変速機のトランスミッション選択のための装置の中で使用されるようなものである。アクチュエータ１００は、駆動ユニット１０１を有する。この駆動ユニット１０１は、図２のこの実施例では、例えば直流モータ又は交流モータ、ステップモータ又はパルスモータのような電動機であり、モータシャフト１０２は、領域１０３及び領域１０４において支承されている。この電動機は、ステータフレーム１０５によって囲まれており、アクチュエータ１００のハウジング１０６の中に収容されるか、もしくはこのハウジング１０６に装着される。この結果、モータシャフト１０２は、このハウジング１０６の中を貫いている。
【００５６】
このモータ駆動シャフト１０２は、ギア１１０を介して伝達エレメント１２０に作用接続されている。この伝達エレメント１２０は、トルク伝達系１３０の操作を、駆動ユニット１００の制御に基づいて、操作エレメント１３１に伝達する。図２の実施例では、ギア１１０は、スラストクランク１１１を有するウォームギアであり、ウォーム１１２はモータシャフト１０２に回転不能に配置されており、ウォームギアホイール１１３が噛み合っている。モータシャフト１０２の回転によってウォーム１１２は回転させられ、このことによって、ウォームギアホイール１１３は回転軸１４を中心にして回転する。この結果、スラストクランク１１１の支持ピン１１５は、軸１１４を中心に回転運動させられる。この回転運動は、スラストクランク１１１を、実質的に軸１１６に沿って軸方向に動かす。
【００５７】
スラストクランク１１６には、伝達路のような、圧力媒体によって操作される伝達装置が従属している。この伝達路は、実質的には、伝達路１２２の圧力媒体マスターシリンダ１２１及び圧力媒体スレーブシリンダ１２３から成り立っている。この伝達路は、さらに、体積補償調整又は空気抜きのための装置１２４を有している。この装置１２４は、リザーバ１２５に対して流体接続路を有している。
【００５８】
液圧スレーブシリンダ１２３の操作によって、クラッチフォーク１２６を用いて、トルク伝達系のクラッチリリースベアリング１３１が操作され、このクラッチリリースベアリングの操作によってディスクスプリング１３２に力が加えられ、そしてこの場合クラッチスラストプレート１３３は、クラッチスラストプレートとフライホイール１３５との間の空間領域のクラッチディスク１３４を開放する。さらに、クラッチカバー１３６が図示されている。
【００５９】
トルク伝達系１３０の操作を検出するために、アクチュエータ１００の領域には、少なくとも１つのセンサ１５０が設置されている。このセンサ１５０は、特性パラメータを検出し、この特性パラメータは、制御ユニットによって、操作状態を表すパラメータに処理される。センサによって検出される特性パラメータは、操作状態を表すパラメータと所与の関連を有している。図２の実施例では、特性パラメータは、例えば、回転数及び／又は回転方向であり、操作状態を表すパラメータは、操作距離である。この操作距離と回転数とは、トランスミッションギア及び伝達路のために確実に物理的に関連している。
【００６０】
センサ１５０は、第１のセンサエレメント１５１から構成されている。この第１のセンサエレメント１５１は、回転数及び／又は回転方向もしくは速度及び／又は操作方向を検出する。さらにこのセンサは、発信器１５２から構成されている。この発信器１５２は、回転トルク伝達系の操作と共働して、同時に操作又は運動させられる。受信器１５１は、発信器１５２の、回転運動を検出する。
【００６１】
センサ１５０は、インクリメンタルセンサとして形成されており、発信器１５２は、回転する構成部材として形成されている。この回転する構成部材は、一回転すると多数のパルスを送出する。センサ１５０の受信器１５２は、エレメント１５１の回転運動中に個々のパルスを検出し、これらのパルスを信号線路１５３を介して制御ユニットに供給する。
【００６２】
センサ１５０は、例えば、歯車１５２及び誘導受信器１５１から形成される。歯車は発信器１５２であり、受信器は、センサエレメント１５１である。歯車又はモータシャフトの回転中に、歯車の多数の歯が誘導受信器１５１の傍らを通り過ぎると、その都度信号が誘導される。この信号は、信号線路を介して供給され、制御ユニットによって処理される。制御ユニットは、例えば、それぞれの歯の誘導信号に基づく個々のパルスをカウントする。センサ受信器１５１の傍らを通り過ぎる歯及び歯と歯との隙間の連続によって、センサの信号は変調される。すなわち、この信号は、時間の関数として最大値及び最小値をとりうる。
【００６３】
制御ユニットによって、回転トルク伝達系が制御される場合、電動機１０１に電流が流され、電動機１０１の電機子は回転運動させられ、これによってモータシャフト１０２が回転する。発信器１５２が回転不能にモータシャフト１０２に固定結合されている場合、これも同様に回転する。このモータシャフト１０２の回転によって、ウォームギア１１２を介して、スラストクランク１１６が、従ってスレーブシリンダ１２３のスレーブシリンダピストンが、そしてこの結果クラッチリリースベアリング１３１が軸方向に運動させられる。
【００６４】
クラッチリリースベアリング１３１が完全な操作変位に到達するには、例えば電動機が多数回回転することが必要である。実施例では、例えば、回転トルク伝達系の全変位ごとにモータシャフトの５０回転が必要である。センサ発信器１５２が、回転毎に例えば１０個の信号を受信器１５１に発生させるエレメントから構成されている場合、回転トルク伝達系のクラッチリリースベアリングの全操作変位に際して、センサ１５０から総計５００個のパルスが発生される。制御ユニットは、これらの個々のインクリメンタルパルスを検出し、カウントされたパルスの数に基づいて、例えばクラッチリリースベアリングの現時点の位置を決定することができる。
【００６５】
センサ１５０がインクリメンタルセンサである場合には、このセンサ１５０は、全操作距離を検出するのではなく、全操作距離の非常に小さい個々のインクリメントだけを検出し、制御ユニットがこのインクリメントの総数をカウントする。そして開始位置が既知であるという前提のもとでは、この制御ユニットは、各時点で、操作可能なエレメント１３１の現時点の位置を決定することができる。
【００６６】
操作可能なエレメントの位置の他に、操作運動の検出されたインクリメントの時間的変化によって、この操作可能なエレメントの速度及び／又は加速度が決定されうる。
【００６７】
図３は、アクチュエータ２００の実施例を示しており、このアクチュエータ２００は、変速機４のギアトランスミッションの自動化された操作に利用される。
【００６８】
アクチュエータ２００は、この図３の実施例では、２つの駆動ユニット２０１及び２０２を有する。この２つの駆動ユニット２０１及び２０２は、実質的に、同じ形式で形成されており、図２の駆動ユニット１０１に匹敵する。モータシャフト２０３及び２０４を介し、それぞれウォームギアのようなギアを介して、それぞれ出力エレメント２０５、２０６が操作される。さらに、変速機４の変速機内の切換エレメント３００が見て取れる。この切換エレメント３００は、例えば、車両変速機内部に配置されている。このエレメント３０１の軸方向のシフトによって、レバー装置３０２を介して、シフトフィンガ３０３は、シフトゲート３０４に沿って操作される。エレメント３０５の操作によって、シフトフィンガ３０３は、このエレメント３０５の軸方向に操作され、この結果、シフトゲート３０４の間で選択が行われる。エレメント３０５の軸方向の操作によって、矢印３０６の方向にシフトフィンガ３０３が運動する。エレメント３０１の操作によって、矢印３０７の方向にシフトフィンガが操作される。矢印３０６の方向へのシフトフィンガの操作によって、変速機のシフトゲート間で選択が行われる。エレメント３０１の操作によって、シフトゲート３０４の中での切り換えが可能となる。
【００６９】
例えば、ニュートラル領域から１速に入れるためには、シフトフィンガ３０３が矢印３０７の方向に操作されなければならない。この結果、シフトゲート３０４の中での操作が可能になる。
【００７０】
エレメント３０１を矢印３０７の方向に操作すると、エレメント３０２は傾倒する。というのも、このエレメント３０２はピン軸域３０７ａに傾倒可能に案内されており、軸３０８を中心にして旋回可能だからである。エレメント３０２のこの旋回によって、シフトフィンガ３０３が傾倒し、例えば変速段に入れるためのシフトレバーが操作可能になる。
【００７１】
エレメント３０５を矢印３０６の方向に操作することによって、このシフトフィンガ３０３を移動することができる。これによって、例えば、シフトレバーを選択することができる。
【００７２】
装置２００は、従って、２つの電動機により駆動されるアクチュエータを有し、この２つの電動機により駆動されるアクチュエータは、それぞれウォーム２１２、２１３及びウォームホイール２１４、２１５を有するウォームギア２１０、２１１ならびにスラストクランク２０５及び２０６によって形成されている。
【００７３】
さらに、エネルギ蓄積装置２２０、２２１を設けることができる。このエネルギ蓄積装置２２０、２２１は、そのバイアス力に基づいて、スラストクランクのような出力エレメント２０５、２０６を操作距離の関数として操作することができる。さらに、センサ２５０、２５１が設置されており、このセンサ２５０、２５１は、図２のセンサ１５０と同様に形成されており、インクリメンタルセンサとして、シフト過程、つまりシフトゲートに沿った運動の操作及び選択過程、つまりシフトゲート間の運動の操作を検出する。
【００７４】
センサ１５０、２５０、２５１は、アクチュエータ内部のギア１１０、２１０、２１１の領域にも設置することができ、もしくは場合によっては電動機のような駆動ユニット内部にも設置することができる。電動機のステータフレーム内に配置する場合には、軸方向に、電機子の前方又は後方に配置することが有利である。センサ１５０、２５０、２５１が電動機のステータフレーム内に配置されれば、とりわけ有利になりうる。というのもこれによりセンサを前もって取り付けることができるからである。
【００７５】
インクリメンタルセンサ２５０、２５１を、次のように形成することができる。すなわち、例えば１５２のような発信器が、電動機の領域又はトランスミッションギアの領域において、駆動ユニットの後ろに駆動接続して既に存在しているように形成するか、もしくは他の機能のために設けられている既存のエレメントを同時に発信器として使用できるように形成することができる。この場合、変速機のトランスミッションの所望の操作又は回転トルク伝達系の操作を検出できるためには、例えば１５１のような受信器だけは、発信器１５２の作用範囲内に配置されなければならない。例えば、モータ電機子を発信器として使用することができる。というのも、このモータ電機子は、周面に関して考えると、調整された半径を有しているからである。
【００７６】
図４ａは、インクリメンタルに作動又は検出するセンサであるセンサ４００の概略図である。このセンサは、回転軸４０１に設けられたセンサエレメント４０２を有している。このセンサエレメント４０２は、回転軸４０１に実質的に回転不能に固定結合されている。この回転軸４０１が回転すると、センサエレメント４０２も同様に回転させられる。このセンサエレメント４０２には、さらに別のセンサエレメント４０３が、実質的に対向配置又は隣接配置されている。このセンサエレメント４０３は、信号接続路４０４によって制御ユニットと信号接続される。このセンサエレメント４０３は、センサエレメント４０２の回転を検出する。
【００７７】
センサエレメント４０２は、図４ａの実施例の場合には、発信器として形成され、センサエレメント４０３は、受信器として形成されている。発信器４０２は、操作の際に回転運動するアクチュエータ３０、１００、２００のエレメントに回転不能に固定結合されている。有利には、受信器４０２は、アクチュエータ３０、１００、２００のエレメントに結合されている。このエレメントは、アクチュエータの操作又は使用の際に、比較的高い回転数を得るエレメントである。これは、例えば電動機のモータシャフトでもよい。この実施例では、発信器が電動機のハウジングの内部に配置されると、有利になる。同様に、発信器を電動機のハウジングに配置してもよい。この発信器を、例えば図２に図示されているように、電動機のステータフレームの外部に配置してもよい。
【００７８】
アクチュエータは、例えば電動機のような駆動ユニットを内蔵することができ、この駆動ユニットにギアを従属させることができる。このギアは、駆動ユニットの駆動運動を操作運動に変換し、そしてこのギアはさらに減速を実現する。同様に、このギアによってトランスミッションが達成される。
【００７９】
ギアの前方領域に発信器を配置することは、このギアが遅い減速を発生させる場合には、所与の操作距離において比較的多くのパルス数を得ることを可能にする。センサを、高い回転数又は迅速な運動を実現する構成部材の領域にこのように配置することが、インクリメンタルセンサを使用する場合には、高い精度をもたらしうる。
【００８０】
しかし、センサの分解能が十分高い場合には、センサをアクチュエータの別の構成エレメント、例えばギアに又はギアの後方に配置してもよい。このようなギアとして、図２及び３にはウォームギアが図示されている。さらに、別のギア、例えば駆動力分配歯車装置（Ueberlagerungsgetriebe）、円筒歯車ギア、遊星歯車トレン、クランクギア、ラックピニオンタイプステアリングギアやその他のギアのような別のギアを使用することもできる。
【００８１】
図４ａのセンサ４００は、磁気センサとして図示されている。発信器４０２は、周面に磁化の変調を有している。これは文字ＮとＳとが交互に付けられていることによって示されている。これは、磁気的なＮ極とＳ極を示している。受信器４０３は、発信器が回転又は部分回転する際に、センサの窓４０５を通り過ぎる交番磁化を検出する。このセンサは、この交番磁化を検出し、交互に変化する又は変調された出力信号又はセンサ信号を発生する。この出力信号又はセンサ信号は、制御ユニットによって処理される。
【００８２】
図４ｂは、センサ４００のこのような変調された出力信号Ｓｉを時間ｔの関数として示している。この図４ｂでは、短時間の間の関数Ｓ（４１０）が示されている。この信号Ｓｉは、３つの最大値及び２つの最小値をこの時間内に有している。これらの最大値は、時点ｔ１、ｔ２、ｔ３で検出される。これらの最大値は、例えば、磁気的Ｎ極又はＳ極が、センサ４００の窓４０５を通り過ぎる際に発生される。さらに、このような最大値はＮ極からＳ極へと磁化が変化する際にも発生されうる。
【００８３】
制御ユニットは、この信号の最大値、最小値又は場合によってはゼロ通過点をカウントすることによってこの信号を評価する。発信器の機械的な設定により、これらの結果（信号の最大値、最小値及び／又はゼロ通過点）をカウントすれば、このエレメントがどれだけの距離インクリメント又は角度量インクリメントを運動したかが分かる。例えば、発信器が、２４個の磁気的な極（１２個のＮ極と１２個のＳ極）を有していれば、検出されたインクリメントの数によって、運動／回転についての情報が得られる。この結果、距離又は回転角度を算出することができる。駆動シャフトが回転した際に、２４個のインクリメントがカウントされるならば、モータ回転から操作距離への変換比が与えられている場合には、インクリメント毎の操作距離が検出又は計算され得る。全操作距離は、距離インクリメントを合計することから得られる。
【００８４】
磁気センサ４０３は、例えばホールセンサ、磁気抵抗センサ、誘導センサとして形成することができる。発信器は、周面にわたって変調されたマグネットとして形成する他に、例えばギアホイールとして形成することもでき、この場合には、受信器は、ギアホイールの歯の有無をカウントすればよい。発信器を、例えば、電動機の電機子のような他のエレメントによって形成してもよい。この解決手段は、とりわけ有利である。というのも、エレメントは既にアクチュエータの装置の中に存在しており、従って付加的な機能を得るのであり、このことによって、場合によっては、発信器のための付加的な構成部材を節約することができるからである。
【００８５】
図５は、光センサ又はビーム感知センサとして形成されているセンサを図示している。このセンサは、軸４２０によって回転可能なエレメント４２１ならびに光源４２３及び受光性の又はビーム感知性の受光器４２４から構成されている。光源４２３は、例えば光ダイオード又は例えば半導体レーザのようなレーザか、もしくは他の光源又はビーム源でもよい。放射された光又は放射されたビーム４２３ａは、エレメント４２１に命中する。このエレメント４２１によって、このビームは符号化又は変調される。次いで、この符号化又は変調されたビームは、受光器又は検出器４２４によって検出又はセンシングされる。
【００８６】
このエレメント４２１は、異なる領域に分割されている。これらの領域は、例えば、周辺部に亘って分散して繰り返され又は交互して並んでいる。この異なる領域４２２ａ及び４２２ｂはビーム又は光を変調又は符号化し、これが検出器４２４に到達する。この変調は、例えば次のことによって実現される。すなわち、領域４２２ａがビームを通過させ、領域４２２ｂがビームを遮蔽することによって実現される。これによって、エレメント４２１が運動すると、強度の変調を検出器４２４において得ることができる。この強度の変調は、インクリメンタル信号として評価される。
【００８７】
領域４２２ａは、ビームを通過させる領域であり、領域４２２ｂは、ビームを検出器４２４へと通過させない。
【００８８】
図６は、ギアホイール４５２を有するセンサ４５０を図示している。このギアホイール４５２は回転軸４５１によって回転可能であり、この回転軸は、軸４５１ａを中心に回転する。このギアホイールは、通常のように、歯４５３及び歯の欠けた部分４５３ａを周辺部に有している。ビーム源４５４から放射されるビームは、この歯によって阻止され、そしてこの歯の欠けた部分によって受光器４５５に到達することができる。
【００８９】
操作運動の前に調整素子又は操作エレメントの状態又は位置の初期値が既知である場合、運動のインクリメントをカウントすることによって、運動の後の現時点の位置又は状態を検出することができる。
【００９０】
上述したアクチュエータに端部センサ１６０、１６２が設けられており、操作運動が端部地点に達した場合に、この端部センサ１６０、１６２が応答されるならば、有利である。このことによって、これらの位置において絶対位置をくりかえし新たに較正することができる。というのも、動作持続中には、個々のインクリメントがカウントされないことが、繰り返し発生しうるからである。従って、この端部ストッパセンサ１６０、１６２又は端部スイッチによって、くりかえし新たに端部位置を検出することができる。
【００９１】
図２は、このような端部スイッチ１６０及び１６２を図示している。この端部スイッチ１６０及び１６２は、スラストクランク１１６の端部位置に設けられスイッチングされる。これらのスイッチは、信号線路１６１及び１６３によって、制御ユニットと信号接続されている。例えば、スラストクランクがその端部位置にある場合、この位置を、スイッチ１６１のスイッチングの際に、この位置に対する目標値にセットすることができる。次の操作の際に、この目標値から操作エレメントの位置を検出することができる。これらのスイッチ１６０及び１６２のスイッチングのために、操作エレメント１６５がスラストクランクに設けられている。この操作エレメント１６５を、これらのスイッチヘッド又は感知器ヘッドに向かって変位させることができる。
【００９２】
さらに少なくとも１つのスイッチは、操作距離内の所定の位置に配置され、この所定の位置に達した時にスイッチングされるように設けることもできる。このことによって、操作手段の位置の較正は、この操作手段がこの位置に到達した時に、実施される。この位置において、操作手段の位置が基準値に固定される。スイッチの所定の位置が、実質的に、操作手段が頻繁に達する領域にあれば、この較正を、比較的頻繁に実施することができる。
【００９３】
上述のスイッチは、接触を介して制御されるスイッチか又は接触なしで作動するスイッチ、例えばホール効果スイッチ又はリードリレーであってもよい。
【００９４】
図２および図３に示されているアクチュエータは、たとえば電動機のようなそれぞれ１つの駆動装置または駆動ユニット１０１，２０１，２０２を有しており、これによりシフト、セレクトおよびカップリングという操作形態が、自動化されたクラッチを備えた自動変速機においてそのつど個別に実行される。個々の操作形態のための各駆動ユニットのこのような配置構成にしたがって、操作を検出するために個々のセンサも用いられる。図２および図３の実施例では、変速機のセレクト、変速機のシフトおよびトルク伝達システムのカップリングにおける操作を検出するため、個々のセンサがそれぞれ用いられる。
【００９５】
これらのセンサの各々は、他のセンサとは無関係に操作エレメントの位置および／またはそれらのエレメントの速度および／または加速度、および／またはそれらのエレメントに作用する力を検出する。これらのセンサはアナログまたはインクリメンタルセンサとして構成できる。距離情報の時間依存性から、たとえば速度および／または加速度および／または回転方向ないし操作方向も算出できる。
【００９６】
適切な変速機および変速機コンビネーションを用いて、自動化されたクラッチを備えた自動変速機をさらに改善することにより駆動ユニットの低減が可能となり、その際、たとえばシフトおよびセレクトという過程のために１つの駆動ユニットが用いられ、カップリング過程のために第２の駆動ユニットが用いられる。自動化されたクラッチを備えた自動変速機の別の形態によれば、たとえばカップリングとシフトを操作するために１つの駆動ユニットが設けられており、この場合、第２の駆動ユニットによりセレクト過程が操作される。さらに、２つの駆動ユニットを用いた他の組み合わせも可能である。また、トルク伝達システムのカップリングおよび変速機のシフトとセレクトのために個々の駆動ユニットを用いることもできる。２つの駆動ユニットを備えたあるいは１つのアクチュエータだけを備えたこの種のアクチュエータは、カップリング、シフトおよびセレクトという機能を部分的に任意の順序で実行できるし、あるいは順次実行することもできる。
【００９７】
駆動ユニットによる操作形態のまとめかたに応じて、それらの操作形態をたとえば並列的にあるいは逐次、行うことができる。
【００９８】
操作を検出するためのセンサの使用は、１つのアクチュエータ内でいくつの駆動ユニットが用いられるのかに依存する。この場合、３つの駆動ユニットを使用するときには３つのセンサを使用するのが好適である。システムの操作状態に関するそのつどできりかぎり精確な情報が得られるようにする目的で、センサの個数をそのまま駆動ユニットの個数と結びつけることができる。
【００９９】
自動変速機のアクチュエータを制御するために上述のことのほかに好適であるのは、カップリング、シフトおよびセレクトという３つの部分機能について操作形態の位置捕捉を行うことである。さらにその際に好適であるのは、１つのセンサまたは異なる２つのセンサが、カップリング、シフトおよびセレクトという３つの機能のための少なくとも１つの操作エレメントの回転数も回転方向ないしは速度、運動方向も検出することである。操作運動が回転運動であるならば、回転数と回転方向が検出すべき重要な量となるし、運動が直線運動であるならば、速度と運動方向が検出すべき重要な量となる。たとえば回転数や回転方向のような運動を求めるためのこれらの量から、シフト過程、セレクト過程および／またはカップリング過程を操作する調整部材の位置を算出ないし検出できる。電動機のような駆動エレメントは、たとえば変速機の後置接続された電動機とすることができる。調整素子はたとえば、クラッチ操作、シフト操作またはセレクト操作を行うものとすることができる。
【０１００】
また、距離および運動方向ないし回転数および回転方向もしくは位置を駆動部の１つの個所で求めるのが好適である。また、距離および運動方向ないしは位置を駆動部に後置接続された変速機の１つの個所で検出すると好適である。
【０１０１】
調整部材の位置は、アクチュエータの駆動ユニットと調整部材との間の伝達区間における弾性的な変形を考慮しながら求めることができる。この目的で、操作の力を求めることのできる別の量を検知できるように構成するのがよい。その際にダイナミックな影響も考慮できる。さらに、伝達区間における２つの位置を検出するのが好適であり、それらの位置の間に既知の弾性特性をもつ弾性部材が配置されるようにする。この場合、距離差と弾性から操作力を算出できる。ここで距離差とは伝達区間の各位置の差である。
【０１０２】
伝達区間の検出された部分の位置データから、ならびに弾性部材の既知の弾性特性により、操作力を算出できる。
【０１０３】
さらに、位置決め精度の上昇ないし改善のため、終端位置または他の位置において位置の値を頻繁にまたは規則的にあるいは継続的に較正するためのスイッチまたはストッパを用いることができる。
【０１０４】
駆動ユニットとして電動機を組み込んだ場合、距離測定のために負荷電流の不均一性を利用できる。実例として２極の直流電動機であれば、たとえば炭素ブラシによる整流子作用により電機子に対する電流方向が１回転ごとに２回、反転する。電動機動作時において電機子の回転中に誘導される逆方向電圧は、電動機１回転につき２つのゼロ位置を有している。外部からの電圧と逆方向電圧の和は、１回転ごとに２つの最小値と２つの最大値を有する。これとは別の電動機形態であれば、１回転ごとにそれよりも多い個数の最小値と最大値が生じることになる。最小値ないし最大値を回転の増分として計数することにより、制御ユニットによる操作エレメントの位置決めが可能となる。
【０１０５】
外部から電動機へ電圧が加えられないときには、電動機の電機子電流回路を短絡することができ、短絡電流の最小値ないし最大値を制御ユニットより計数することができる。
【０１０６】
本発明の別の有利な実施形態によれば、電動機ないしアクチュエータ機構の可動部分における運動を検出するセンサを使用できる。この種のセンサをたとえば電動機のケーシング内にまとめることができ、その際、センサの可動部分は電動機シャフトの上へ、静止部分はケーシングのところに配置され固定される。このようにすることで、アクチュエータの運動は必然的にセンサの作用個所に伝達される。
【０１０７】
カップリング、シフトおよび／またはセレクトという個々の部分過程の組み合わせられたないしは結合された操作の行われるアクチュエータ機構の場合、部分操作の結合部の前にセンサ機構を配置させることができるし、あるいは結合部の後ろに配置させることもできる。結合部の前にセンサの配置を行うときには、つまり駆動ユニットの領域に、またはクラッチが設けられるクラッチ変速機の個所と駆動ユニットとの間に配置されるときには、駆動ユニットごとにそれぞれ１つのセンサしか必要ない。センサを結合個所の後ろに配置する場合、結合形態ごとに少なくとも１つのセンサが必要となる。
【０１０８】
センサの検出部として光電式変位検出器のような増分変位検出器や、たとえばホールセンサまたは誘導センサのような磁気的な検出器が用いられる。たとえばインクリメンタル回転数センサの検出部として誘導センサ、ホールセンサまたは光電式回転数センサを用いることができる。さらにこれとは別の回転数センサを使用することもできる。
【０１０９】
インクリメンタルセンサを使用する場合、２つの検出部を配置しこれら２つの検出部の位相をずらして配置することにより、評価電子装置を用いて運動方向を求めることができる。一方のセンサの信号に対し他方のセンサの信号の位相をずらして形成することにより運動方向を求めることができ、これは一方の信号に対する他方の信号の進みまたは遅れにより回転方向を特徴づけることができるからである。
【０１１０】
さらに、アナログの変位および／または角度検出器として抵抗形の変位または角度センサ、誘導センサ、渦電流センサ、容量センサまたは光電式変位センサのようなセンサをアナログ手法で利用できるし、あるいはホールセンサまたは磁気抵抗センサのような磁気的なセンサを利用できる。
【０１１１】
図２２〜図２７にはセンサの別の実施例が示されている。
【０１１２】
たとえば電動機のようなアクチュエータにおける駆動ユニットの領域に配置されたセンサを使用する場合、電動機の回転数を検知することができる。たとえば１つのホールセンサまたは多数のホールセンサを電動機のケーシング内にまとめることができる。たとえば周囲に１２個の磁極が配分されて設けられているディスクが、電動機シャフト上で回転する。２つのホールセンサを配置した場合、このディスクはそれらのホールセンサの前を通過する。各ホールセンサは、位相のずらされた信号を発生させることができるように配置されている。このようにすることでホールセンサの信号として、たとえば互いに９０゜位相のずらされた２つの正弦波信号が（６つの極対であれば）１回転ごとにそれぞれ６つの全波を伴って生じることになる。そしてこれらの正弦波信号を制御ユニットによりパルスへ変換することができる。また、（ｎ個の）複数のセンサを有利には１８０／ｎの角度で配置させることができ、この場合、適切なロジックを用いることで制御ユニットないし少なくとも１つの電子ユニットにより１つの交流信号を発生させることができる。
【０１１３】
図７に示されているダイアグラムには、たとえば上述のホールセンサからのセンサ信号のような信号Ｓｉが時間の関数として描かれている。特性曲線５０１と５０２はホールセンサからのこのような信号であり、その際、これらの出力信号５０１および５０２を送出する両方のセンサは、２つの信号５０１，５０２間で位相のずれが生じるよう互いにずらされて配置されている。制御ユニットまたはたとえばセンサに集積可能な電子ユニットは、信号５０１から信号５０３を発生させ、信号５０２から信号５０４を発生させる。正弦波信号５０１，５０２はほぼ矩形の信号に変換され、この場合、信号５０３，５０４は最小値（場合によっては０）から最大値（場合によっては１）まで所定の期間Δｔにわたって上昇する。ほぼ正弦波状の形態の信号５０１が最初の半波期間を経過しているとき、信号５０３は最小値５１０を有している。次の半波期間中、信号５０３はほぼ最大値５１１をとる。特性曲線５０４の経過特性も特性曲線５０２の経過特性に同じようにして結びついている。本発明の別の実施形態によれば、特性曲線５０３の信号を次のようにして特性曲線５０１の信号に合わせることもできる。すなわちこの場合、特性曲線５０１の最初の正の半波期間に信号５０３が最大値をとり、次の負の半波期間に信号５０３の経過特性が最小値をとるようにすることもできる。
【０１１４】
特性曲線５０５は、信号５０３と信号５０４のＸＯＲ結合の結果である。つまりこの場合、信号５０５が最小値ないしゼロであるのは、信号５０３，５０４が両方ともその最小値をとっているとき、あるいはそれらの信号５０３，５０４がともにその最大値をとっているときである。信号５０５が最大値をとるのは、信号５０３または信号５０４のうち一方の信号が最小値をとり他方の信号が最大値をとるときである。
【０１１５】
たとえば信号５０５が得られるよう信号５０１と５０２を上述のように評価することによって、１２個の磁極が設けられている場合つまり発信器の周囲に６個の磁極対が設けられている場合、互いに９０゜位相のずらされた２つのホールセンサが配置されていれば、１回転につき２４個のパルス（１２個の高レベル、１２個の低レベル）をもつ信号を発生させることができる。そして正の（立ち上がり）側縁または負の（立ち下がり）側縁を計数することにより、電動機シャフトの２４分の１回転の分解能が得られ、それらの信号を制御ユニットにより検出することができる。このようにして部分変位のインクリメンタル変位測定が可能となる。さらに、各信号間の時間遅延に基づき電動機シャフトまたはセンサ発信器駆動シャフトの回転方向識別を行える。
【０１１６】
センサ自体に、ほぼ正弦波の信号からほぼ矩形の信号を発生させる電子ユニットを設けることもできる。さらに別の電子ユニットまたは中央制御ユニットによって、ほぼ矩形のそれらの個々の信号から操作運動の所望の回転数および／または回転方向ないし増分量あるいは直線運動の相応の量を求めることができる。
【０１１７】
図８には、１８０／３゜のような６０゜の位相のずれが信号により生じるよう、３つのセンサが配置されている実施例の信号が示されている。特性曲線５１０，５１１，５１２には、各センサの信号が時間の関数として示されている。特性曲線５１３により、Ｓ（５１０） ＸＯＲ Ｓ（５１１）のようにして特性曲線５１０と５１１をＸＯＲ結合した信号が示されている。また、特性曲線５１４により、（Ｓ（５１０） ＸＯＲ Ｓ（５１１）） ＸＯＲ Ｓ（５１２）のようにして信号５１３と信号５１２をＸＯＲ結合した信号が示されている。
【０１１８】
センサの別の配置構成により、相応の結合を用いて操作運動の増分量に関していっそう高い分解能を得ることができる。
【０１１９】
１つよりも多い個数のセンサを配置することにより、一方のセンサが故障したとき、情報を得るために他方のセンサが利用できれば、冗長性のあるシステムを構成できる。したがってたとえば図７における２つのセンサのうちの一方が故障しても回転数を求めることができ、その場合、電流給電または電流の制御により回転方向を求めることができる。
【０１２０】
さらにこれらのセンサシステムのほかに第２のセンサシステムを設けることもでき、この第２のシステムは第１のシステムが故障したときにのみ作動され、ないしは操作を検出するために故障したときにだけそれらのデータが利用される。また、変速機の変速比設定の自動操作およびトルク伝達システムの自動操作を行う本発明による装置を装備した車両において好適であるのは、自動的なカップリングおよび／または変速機の変速比の自動的な操作にあたり操作力を検出することである。
【０１２１】
このような操作力はたとえば、アクチュエータの電動機電流の測定およびそれに基づく操作力の計算により求められる。また、負荷電流と電圧源の内部抵抗に基づき給電電圧の変化を測定することにより、操作力を求めることができる。同様に好適であるのは、制御電圧および電動機回転数からアクチュエータにおける電動機電流の計算により操作力を求めることである。さらに、アクチュエータの回転数の測定および必要に応じてアクチュエータのその他の量の測定により、操作力を求めることができる。また、力伝達経路中に存在を弾性エレメントの変形を測定して操作力を求めることができるようにするのも好適である。
【０１２２】
自動変速機を操作ないし制御する場合、ならびに殊にカップリングおよび／またはシフトおよび／またはセレクトのために自動変速機のアクチュエータを制御する場合、操作力が既知であると好適である。
【０１２３】
トルク伝達システムとして摩擦クラッチが用いられている場合には、たとえば操作力特性曲線を介してトルク伝達システムから伝達可能な結合トルクを求めることができる。これにより、伝達可能な所定のカップリングトルクを調整ないし制御することができる。トルク伝達システムはコンバータロックアップラッチを備えたトルクコンバータとして、または乾式摩擦クラッチとして、あるいは湿式摩擦クラッチとして構成できる。
【０１２４】
変速機の自動的なシフトおよびセレクト過程の場合のように変速比設定の自動操作を行う場合、好適ないし必要となる可能性のあるのは、位置に依存する特定の操作力を超えないことである。また、シフト時あるいはセレクト時に生じる操作力は、一部では運動時間経過にも依存して種々の限界値よりも低くなる可能性がある。たとえば変速機の自動操作中に操作ないし運動が妨げられた場合、間接損傷を防ぐために操作力が最大の力を超えないようにしなければならない。この場合、最大力を種々のパラメータに依存してそれぞれ異なるように選ぶことができ、その際にたとえば種々異なる最大力が操作過程中に存在してもよい。
【０１２５】
変速機の自動操作にあたり制御ユニットは位置信号および／または力信号に基づき、シフト過程および／またはセレクト過程の障害のない実行および／または終了を保証することができ、その結果、場合によっては操作障害が発生しても制御ユニットはそのような障害自体を検出し、そのような障害に対し適切な措置に基づき応答することができる。たとえばその関連で操作力を検出するのが重要であるし好適である。同様に、制御に際して操作力をまえもって与えるのも好適である。
【０１２６】
変速機操作時の障害は、たとえば変速段の歯形成形状態が理想的でないときに生じる可能性がある。そのような場合、操作力が限界値を超えて上昇し、場合によっては損傷に至るおそれがある。
【０１２７】
しかし、力または力を表す信号を検出すれば、力の限界値を超えたときまたはそれに達したとき、操作を中止ないしは取り消すことができる。
【０１２８】
図９には、自動変速機において電動機を制御するためのブロック図が示されている。制御ユニット５５０は５５１，５５２，５５３の終段回路を制御し、その際、それらの回路によって電動機５５４，５５５，５５６のような駆動ユニットを制御する。このようにして制御ユニット５５０は終段回路Ｅ１〜Ｅ３（５５１〜５５３）と接続されており、各電動機Ｍ１〜Ｍ３（５５４〜５５６）はそれぞれ１つの終段回路をもっており、ないしはそれに対応づけられて設けられている。各駆動ユニットＭ１〜Ｍ３はシフト、セレクト、カップリングという操作にそれぞれ割り当てられている。
【０１２９】
図１０には、自動変速機における電動機Ｍ１〜Ｍ３のような駆動ユニットを使用するためのダイアグラムないしテーブルが示されている。列５６０において電動機Ｍ１はカップリングのために使用され、このことは符号Ｋで表されており、電動機Ｍ２はシフトのために使用され、電動機Ｍ３はセレクトのために使用される。このことは符号ＳとＷによって表されている。列５６１には変形実施形態が示されており、この場合、電動機Ｍ１はカップリングとシフトのために使用され、電動機Ｍ２は各シフトゲート間のセレクトのために使用される。この実施形態の場合、電動機Ｍ３は使用されない。
【０１３０】
列５６２には別の実施形態が示されており、この実施形態によれば電動機Ｍ１はカップリングとセレクトのために使用され、電動機Ｍ２はシフト過程の操作のために使用される。ここでも電動機Ｍ３は使用されない。列５６３にはさらに別の実施形態が示されており、この実施形態の場合、電動機Ｍ１のような駆動ユニットはカップリングのために使用され、電動機Ｍ２のような駆動ユニットはシフトとセレクトのために使用される。図１０の列５６４によればカップリング、シフトおよびセレクトのために、たとえば電動機Ｍ１のようなただ１つの駆動ユニットだけが使用される。
【０１３１】
図１１には、たとえば上記の図面における電動機Ｍ１〜Ｍ３のうちの１つのような電動機のための終段回路が示されている。終段回路６００では４つのトランジスタ６０１，６０２，６０３，６０４が両方の回転方向で動作する１つの電動機のためのＨ形ブリッジ回路内で使用される。電動機の右回転または左回転のためには、対角線上で互いに対向するトランジスタ６０１と６０４または６０２と６０３が同時にスイッチオンされ、あるいは短絡を生じさせる目的で、下方ないし上方のトランジスタ６０１と６０３または６０２と６０４はが同時にスイッチオンされる。これらのトランジスタを電力トランジスタとすることができる。また、これらのトランジスタにフィードバックダイオードを設けてもよい。
【０１３２】
接続ライン６０５は、たとえば電圧源のような電流給電部と接続されている。この実施例では接続ライン６０６はアースされており、その際、たとえばアース経路中の電流測定ないし電圧測定を行うため、測定抵抗６０７が配置されている。このような測定によって電動機側の電流を求めることができ、それによりたとえば温度、電動機回転数等のような所定の条件における電動機出力および／または電動機トルクを電動機電流に基づき求めることができる。
【０１３３】
図１２には制御ユニット６５０により終段回路６５１が制御されるようにしたブロック図が示されており、ここで終段回路６５１は少なくとも１つまたは２つあるいは３つの駆動ユニット６５２，６５３，６５４を制御できる。駆動ユニットＭ１〜Ｍ３は、シフト、セレクトおよびカップリングのために使用できる。
【０１３４】
図１３には、たとえば図１２のブロック６５１で利用できるような終段回路が示されている。電動機Ｍ１〜Ｍ３ ７０１，７０２，７０３は図１２における駆動ユニット６５２〜６５４として用いることができる。電動機７０１〜７０３を制御するために、図１１に示されているような複数のＨ形ブリッジ回路がまとめられる。ここでは第１の電動機Ｍ１のための４つのトランジスタに加えて、その他の各トランジスタのためにそれぞれ２つのトランジスタが設けられている。電動機Ｍ１に対するトランジスタとしてトランジスタ７０４，７０５，７０６，７０７が適用される。同様に電動機Ｍ２（７０２）のためにはトランジスタ７０４，７０８，７０６，７０９が設けられているし、電動機Ｍ３（７０３）を制御するためにはトランジスタ７０４，７１０，７０６，７１１が用いられる。さらにこの図には測定抵抗７１２，７１３，７１４および／または７１５も示されており、これらの素子は電動機電流の測定に利用できる。接続ライン７１６は電圧供給のために用いられ、接続ライン７１７はアースされている。このように接続ライン７１６と７１７は、たとえばバッテリにより行うこともできる電圧給電のために用いられる。
【０１３５】
制御装置６５０は制御電流によりトランジスタ７０４〜７１１を制御可能であり、これによって電動機７０１〜７０３を時間的に順次連続して、場合によっては同時に導通させることができる。トランジスタのこのような配置構成により電動機の回転方向を共通に、または互いに無関係に制御できる。
【０１３６】
図１３による終段制御により各電動機を別個の制御可能であって、この場合、電流のフィードバック測定により電動機の負荷を捕捉できる。さらにたとえばホールセンサのような位置発生器により、カップリング過程、シフト過程またはセレクト過程を操作するエレメントの変位経過特性、速度経過特性および／または加速度経過特性を検知できる。シフト運動を実行させるためにただ１つの電動機が設けられているならば、シフト位置を学習させて適応させることができる。また、カップリング運動を実行させるためにただ１つの電動機が設けられているならば、たとえば液圧式クラッチ操作における係合位置や漏らし孔位置のようにクラッチ操作に関連する位置を学習させたり適応させたりすることができる。
【０１３７】
図１４にも図１１による終段回路７５０が示されているが、この場合には電動機７５１を双方向に駆動させることができる。したがってここでは、制御のためＨ形回路内に設けられている４つのトランジスタ７５２，７５３，７５４，７５５が必要である。この電動機を左回りまたは右回りで作動させる目的で、対角線上で互いに対向するトランジスタ７５２と７５４または７５３と７５５を同時にスイッチオンする。電動機を短絡させて駆動するには、互いに対向する２つのトランジスタを同時にスイッチオンするかないしは、一方のトランジスタをスイッチオンし、対向するトランジスタにおいてフィードバックダイオードを介して電流を流すようにする。電動機経路またはアース経路中に設けられている測定抵抗７５６，７５７により電圧降下をアナログ信号として取り出し、制御ユニットへ供給することができる。このようにして負荷電流ないし短絡電流により電動機の動作状態を検出することができる。さらにこの場合、測定抵抗７５８を用いることもできる。
【０１３８】
図１４には、たとえばトルク伝達システムを操作するアクチュエータのような電動機を制御するための、および／またはたとえば負荷切換可能または負荷切換不能なシフト切換変速機のような変速機のシフトまたはセレクトのための回路が略示されている。この場合、電動機のような駆動ユニット７５１を双方向に駆動できる。この理由で、制御のためＨ形回路内に設けられた４つのトランジスタ７５２〜７５５が必要である。さらにこの図によれば電流測定のため測定抵抗または他の電気的な素子も配置されており、それらの素子は給電経路（７５８）中、電動機経路中（７５６）および／またはアース経路（７５７）中に設けられている。この場合、電圧信号をたとえばアナログ信号として取り出しないしは検出して制御ユニットへ供給できる。
【０１３９】
制御ユニットにとって電動機の動作状態（負荷電流または短絡電流）は既知であり、その理由は、これは制御ユニットによりプリセットされるかあるいは制御とじかに関係しているからである。負荷電流ないし短絡電流の制御は、終段回路におけるＰＷＭロジックにより実行できる。ここでＰＷＭとはパルス幅変調のことであり、信号は２つの終値すなわち高レベル値と低レベル値の間で変化し、その際、高レベルパルスおよび／または低レベルパルスの持続時間つまりパルス幅を制御ユニットによりプリセットできる。終段ロジックは次のように構成できる。すなわち、ＰＷＭ高レベル信号は電動機駆動をオンにすることを表し、ＰＷＭ低レベル信号は電動機を短絡動作で駆動することを表すように構成できる。
【０１４０】
また、電動機により送出されるトルクをトルク／電流特性曲線から求めるようにすると好適であり、ここで電流は入力値であり、電動機から送出されるトルクは算出される信号である。
【０１４１】
トルクの算出はこのような特性曲線によっても行えるし、あるいはたとえば電動機の温度を別のパラメータとする特性マップを介して求めることもできる。また、送出されたトルクをたとえば数値的に解くことのできる式からも算出できる。
【０１４２】
送出されたトルクを求めるために温度に依存するトルク／電流特性曲線を利用する場合、あるいは温度に依存する計算モデルを用いる場合、たとえば電動機の温度を温度センサにより検知することができる。その際に有利であるのは、電動機の炭素ブラシおよび／または電機子の近くに温度センサを取り付けることである。そして温度センサ信号を制御ユニットへ転送することができ、このユニットによって信号が処理される。温度センサの測定値はそのまま処理できるし、あるいは温度モデルに基づいて電動機の別の構成部材の温度を求めることもできる。この場合、温度センサをケーシングに固定して取り付けることができるようにするのがよく、その際、温度モデルを用いることで電動機の可動部分の温度も求めることができる。このようにして温度センサをある構成部材に取り付けて、その構成部材の温度を別の構成部材の温度を算出するために利用できる。
【０１４３】
図１５に示されたアクチュエータ８００は、駆動モータ８０１、ウォーム８０２を有するウォームギア、ウォーム歯車８０３並びにクランクロッド８０４並びに補償用バネ８０５及びトルク伝達系３の制御用又は伝動装置４のシフト又はセレクト過程の制御用の圧力媒体供給シリンダ８０６を有している。
【０１４４】
電気モータ８０１のステータケーシング８０７の内側及び外側には、センサ８０８、例えば、温度センサが設けられており、この温度センサは、電気モータの内側又は外側の温度を、例えば、時間の関数として検出する。この温度センサは、例えば、殊に電気モータ８０１のブラシ８０９の領域内近傍に設けることができ、その際、ブラシは、炭素ブラシとして構成することができる。
【０１４５】
更に、距離センサ８１０は、出力要素、例えば、クランクロッドの領域内に設けることができ、その際、距離センサ８１０は、固定部、例えば、支承部、８１２を備えた要素８１１を介してクランクロッド８０４と作用接続されている。従って、センサ８１０は、クランクロッド８０４の軸線の移動状態を検出し、この、クランクロッド８０４の軸線の移動状態は、少なくともほぼ、操作可能な要素、例えば、クラッチ乃至伝動装置の作動状態を表している。
【０１４６】
モータ８０１の送出トルクの算出のためにも、温度上昇に起因してアクチュエータが損傷したり破壊したりするのを防止するためにも、アクチュエータ、例えば、電気モータの領域内の、少なくともクリティカルな部分の温度を検出又は算出すると有利である。電気モータの領域内の要素の温度上昇により、高い負荷、例えば、電気モータの高い通電に起因して、急速に著しく高い温度になることがある。この温度上昇によって、構成部品が熱的に過度に高く負荷されることがある。更に、これによって、例えば、モータの領域内の各電気構成部品の各抵抗が変化することがあり、それにより、トルク−電流−特性領域の各特性曲線が変化することがある。
【０１４７】
電気モータでは、通電時に、ブラシ８０９、例えば、炭素ブラシ及び／又はそのブラシの保持部は、比較的速く加熱することがある。このブラシ８０９及び／又はその保持部の破壊を阻止するために、この要素の温度を検出してから、それに応じて制御ユニットの制御部によって制御することができ、その結果、アクチュエータの熱負荷を低下させることができる。
【０１４８】
センサ８０８が、例えば、最大熱負荷の領域内になく、最大熱負荷領域から少し離れた領域内にある場合、各熱接触抵抗に起因して、直接検出する場合よりも少し遅れることがある。これに関連して、熱蓄積個所が影響を及ぼし、その際、クリティカルな要素の、この急激な温度変化がセンサに直ぐに伝わることはない。
【０１４９】
有利には、センサ８０８を用いて、要素の温度を検出して、温度モデルを用いて、クリティカルな要素の温度を測定するとよい。
【０１５０】
温度センサは、温度ＴＭＥＳＳを検出し、その際、時間の関数として、温度勾配ΔＴＭＥＳＳが制御ユニットによって測定される。更に、伝導抵抗Ｒと容量Ｃとがあり、この容量Ｃは、温度がそれによって測定されるべき要素と、温度がそこで算出される要素との間の伝導区間の容量Ｃである。更に、温度検出位置と温度算出位置との間に、エネルギ損失又は損失電力Ｆ（ＰＶｅｒｌｕｓｔ）がある。算出されるべき温度は、以下の式から得られる：
Ｔ＝ＴＭＥＳＳ＋ΔＴＭＥＳＳ＊Ｒ／Ｃ＊Ｆ（ＰＶｅｒｌｕｓｔ）
アクチュエータでのエネルギ供給及び合成損失電力は、定量的に検出することができる。ＰＶｅｒｌｕｓｔ＝（１−η）＊ＰＺｕ、その際、ＰＺｕ＝ＵＭｉｔｔｅｌ＊ｌ＝（ＵＭｉｔｔｅｌ）２／ＲＳｐｕｌｅである。供給電力ＰＺｕ及び損失電力ＰＶｅｒｌｕｓｔは、従って、平均制御電圧ＵＭｉｔｔｅｌに依存しており、その際、コイル抵抗ＲＳｐｕｌｅは、温度に依存するものと仮定することができる。
【０１５１】
効率ηは、例えば、準備段階で試験台により経験的に温度の関数として求めることができる。平均制御電圧ＵＭｉｔｔｅｌは、ＰＷＭ−制御及び測定されたバッテリ電圧を介して検出される。電流Ｉを測定することができるか、又は、例えば、切換抵抗を用いて電流測定が行われない限り、コイル抵抗ＲＳｐｕｌｅも利用することができ、その際、この抵抗は、何れにせよ、温度に依存するものと見なすことができる。温度算出のために、温度依存のコイル抵抗を使用できる。
【０１５２】
制御ユニットが、温度モデルを用いて、又は、各センサ値を用いて、熱負荷構成要素の上昇した温度を検出した場合、例えば、アクチュエータが、高熱によって切換られる状態を低減する制御方法を開始することができる。例えば、この制御方法が所定の作動条件によって開始可能である場合、アクチュエータが頻繁に作動するのを低減することができる。このことは、例えば、通常の運転駆動中、クラッチが完全に閉じられるようにして行うことができる。更に、運転開始段（例えば、１速又は２速又は後退段）ではない変速段で運転開始されるのを、クラッチを開放したままにすることによって阻止することができ、それにより、更に、アクチュエータ又はクラッチの熱負荷を低減することができるようになる。同様に、クラッチの温度が高過ぎる状態、例えば、通常運転後所定時間、例えば、３秒後に運転開始する場合、エンジンのエンスト限界値に至るまでクラッチを閉じておき、エンジン回転数がエンスト限界値に達してから、クラッチを再び開くことができる。クラッチを閉じることによって、エンジン回転数が抑えられる。クラッチが過度に長く閉じられていると、エンジンがエンスト限界値を超過して抑圧されて、エンジンが停止する。
【０１５３】
電流の経過特性及び回転数の経過特性、給電電圧並びに電気モータの各特性量、例えば、通常温度での電機子抵抗の特性量、無負荷回転数（例えば、１３ボルトでの）及びインダクタンスから、電気モータの制御技術モデルを用いて、電機子抵抗を適合化することができる。適合化された電機子抵抗から、電機子の温度を測定することができる。モータの熱時定数から、例えば、熱伝導抵抗又は熱容量、並びに、モータの周囲温度から、モータの磁石温度又はカーボン温度を推定することができる。従って、温度依存のトルク−電流−特性曲線、及び、この特性曲線から、電気モータによって送出されたトルクを温度の関数として測定することができる。
【０１５４】
制御ユニットで、電気モータの温度モデルを定常的に、又は、クロック制御により、又は、所定作動パラメータに依存して算出することができ、その際、このために、以下のような入力量を使用することができる：電機子電流、給電電圧、モータの回転数、モータの作動状態、時間及び／又は周囲温度。供給電力と送出された機械的出力とは、各入力量並びに実際のモータ温度に依存する各パラメータから算出することができる。供給電力と送出された機械的出力との差は、損失出力であり、この損失出力は、電気モータで、一般に熱に変換される。例えば、電機子から、被覆面並びに両端面並びに各ブラシを介して熱を放出する場合の電気モータの熱時定数、並びに各入力量を用いて、電気モータの加熱量、従って、電気モータの各構成部品、例えば、各ブラシ又は各接点の実際の温度を算出することができる。この新たな温度を用いて、温度依存のトルク−電流特性曲線を測定することができ、その特性曲線から、所定の各入力量で電気モータによって送出されるトルクを測定することができる。
【０１５５】
電気モータにより作動されるアクチュエータが、トルク伝達系の作動用及び／又は伝動装置のシフト又はセレクト用、例えば、伝動装置の変速比のセット又はリセット又は変更用に使用する力は、例えば、電流−トルク−特性曲線を用いて、例えば、電気モータの負荷電流の測定によって検出することができる。この負荷電流は、電圧源の内部抵抗での電圧降下として検出することができる。更に、この負荷電流は、他の測定抵抗での電圧降下によっても検出することができる。
【０１５６】
電圧源の内部抵抗での電圧降下の測定の場合、例えば、アース路に測定抵抗を用いた場合と同様の法則が一般に成立する。印加電圧は、一般に入力信号として制御装置で形成され、その結果、電圧源の内部抵抗Ｒｉが既知の際、負荷電流ＩＬは負荷のない状態での印加電圧Ｕ０と、負荷電流が流れる状態での印加電圧ＵＬとの差から直接算出することができる：
ＩＬ＝（Ｕ０−ＵＬ）／Ｒｉ
更に、実際の制御及び実際の状態変化、例えば、温度上昇と並行して一緒に算出することができる制御技術的方法を実行することができる。この方法では、例えば、各評価値として電流及び／又は回転数の各状態量が供給され、その際、測定された各値と評価された各値（例えば、回転数のような）との各差を用いて、モデル化された電気モータの各量を、実際の電気モータを用いて表することができる。この電気モータのモデルを用いて、測定量、例えば、回転数を用いて、電気モータ全体の各量を測定することができる。回転数から、電流を測定することができ、この電流から損失出力を測定することができ、従って、モータの温度を測定することができる。モータのモデルにより、各量を算出するので、各センサを用いずに済む。このモデルを用いて得られた各データは、モータの電機子抵抗の適合化に使用することができる。電気モータの電機子抵抗は、例えば、電流及び回転数の時間依存経過特性から適合化することができ、その際、このデータを測定又は算出することができる。電機子抵抗が測定された場合、特性曲線を用いて、例えば、電機子の温度を測定することができる。この温度は、電気モータの各量の適合化に使用することができる（但し、この各量が温度依存性を示す場合）。それにより、制御又は調整用電気モータの温度依存の駆動トルクを実現することができる。
【０１５７】
同様に、電気モータの回転数−トルク−電圧−特性曲線及び回転数及びＰＷＭ電圧を用いて、モータのトルクを駆動側で算出することができる。アクチュエータ側で送出されるトルクを検知する際、アクチュエータの作動力をトルク伝達装置の作動及び／又は伝動装置の作動のために測定することができる。更に、制御方法又は調整方法は、少なくとも一つのアクチュエータの作動力の制御又は調整のために使用することができ、その際、作動手段に依存して、各最大作動力を超過してはならず、即ち、快適でない特性又は強すぎる損傷及び／又は障害を発生する各最大作動力を超過してはならない。
【０１５８】
本発明の別の技術思想によると、電気モータを用いたアクチュエータの作動力を測定するために、弾性要素の変形状態を検出すると有利であり、その際、変形状態が検出される弾性要素は、動力伝達路内に設けることができる。この弾性要素は、駆動ユニットと作動要素との間に既に存在している動力伝達路内の弾性体にすることができ、その際、動力伝達路内の付加的な弾性を用いることもできる。この弾性は、直線又は非直線状の距離−力関係に従うようにすることができ、その際、この弾性は、バイアス力を及ぼすようにしても及ぼさないようにしてもよい。
【０１５９】
アクチュエータは、例えば、先行の図に示されているように、駆動ユニット、例えば、トルクを送出する電気モータを有しており、このトルクは、均一及び／又は不均一に変えられる伝動装置を用いて力に変換される。この力は、作動要素の領域内の作用位置に至る迄、トルク伝達装置又は伝動装置に伝達される。動力伝達路中に存在する、及び／又は動力伝達路内に挿入される弾性体のような、弾性要素の変形状態によって、トルク又は作動力を検出することができる。更に、弾性体を、例えば、作動力に対する応力として生じる支承力を検出することができるように設けることもできる。
【０１６０】
弾性要素の変形状態の検出は、連続的に、例えば、少なくとも一つの距離センサによって検出することもでき、又は、非連続的に、例えば、所定の相対距離を進んだ場合に応動するように設定されている一つ又は複数のスイッチによって、検出することもできる。また、非連続的な力測定又は距離測定は、一つ乃至複数の力閾値の検出によって置き換えてもよい。
【０１６１】
弾性体は、所定の支持力を超過した場合に偏移して変形する支持要素として作用するように設けることもできる。支持力の超過によって、例えば、作動力の超過を検出することができる。
【０１６２】
図１６には、例えば、図１５のアクチュエータ８００のような、アクチュエータの一部分が示されている。被駆動軸８４０は、駆動ユニットによって駆動されるか、又は、モータ軸として構成されている。ウォーム８０２は、軸線方向には移動することができるが、実質的に回転しないように軸８４０と結合されている。ウォーム８０２は、力蓄積器８４１及び８４２に対して軸線方向に移動することができ、その際、力蓄積器８４１及び８４２は、バイアス力を及ぼすように構成されており、その結果、所定の軸線方向の力を達成又は超過することができ、従って、ウォームは、軸線方向に移動するようにされる。ウォーム８０２は、ウォーム歯車８０３と噛み合っており、その際、このウォーム歯車は、作動可能な要素の作動を制御する。ウォーム歯車には、別の伝動装置、例えば、クランク機構を後続配設することもできる。
【０１６３】
駆動ユニットは、軸８４０上で駆動トルクを利用し、この駆動トルクは、作動可能な要素の対抗力に反作用することができる。作動可能な要素の作動路内で、種々の各対抗力が発生することがあり、例えば、伝動装置内の同期の際、又は、伝動装置内の歯が噛み合っている際に発生することがある。ウォーム８０２上に、軸線方向に作用する対抗力が、力蓄積器８４１及び８４２のバイアス力よりも大きい場合、ウォームは、軸線方向に移動する。ウォーム８０２は、収容領域８４３を有しており、この収容領域は、溝又は凹部として形成されており、この溝又は凹部内に、センサ又はスイッチ８４４の要素８４５が係合されている。ウォームが軸線方向に移動した場合、要素８４３が作動され、センサ／スイッチが作動される。制御ユニットは、この信号を記録し、この信号を評価し、その際、対抗力が所定値よりも大きいようにされ、それにより、制御ユニットは、制御用の相応の方法を作動することができ、その結果、機構及び駆動ユニットの負荷を比較的小さくすることができる。
【０１６４】
センサは、他の形式でウォームに係合して、ウォームの軸線方向の移動を検出するようにすることもできる。
【０１６５】
図１７には、弾性要素８５０が示されており、この弾性要素は、例えば、アクチュエータと作動要素との間の結合部内に設けられており、その際、例えば、図３の要素２０５と要素３０１との間、又は、図３の要素２０６と要素３０５との間で使用されるように設けることができる。更に、そのような弾性体は、例えば、図２の装置の動力伝達路内に設けることができる。
【０１６６】
要素８５１は、例えば、駆動側で作用接続することができ、その際、要素８５４は、例えば、駆動側で結合されており、その結果、アクチュエータから作動要素への作用結合の力は、要素８５１及び８５４を介して加えられる。要素８５１は、軸端領域内に２つの脚部を有しており、その際、両脚部８５２ａ及び８５２ｂは、相互に突出しており、これら両脚部間に溝又は空間８５３がある。この空間８５３内には、要素８５４が嵌込まれており、この要素は、その軸線方向に伸びた領域内に窓８５５を有している。更に、脚部８５２ａ及び８５２ｂは、収容領域８６０を有している。負荷のない状態では、力蓄積器８５６は、要素８５２ａ及び８５２ｂの収容領域８６０内及び要素８５４の窓８５５内に収容されている。引っ張り状態又は押し状態の、軸線方向の負荷の下で、力蓄積器は軸線方向に変形し、その結果、要素８５４及び８５１の相対的なずれが生じることがある。力蓄積器が、バイアス力が作用するように収容領域８５５及び８６０内に収容されている場合には、力蓄積器８５６は、力蓄積器の印加力が、力蓄積器のバイアス力に対して超過した場合に初めて変形する。
【０１６７】
要素８５４は、その一方の端領域内に、収容領域８５９を有しており、この収容領域には、プローブヘッド又はスイッチヘッド８５８が収容されている。このプローブヘッド又はスイッチヘッドは、スイッチ８５７又はプローブに配属されており、このスイッチ又はプローブは、要素８５１の領域内に設けられているか、又は、固定又は装入されている。要素８５１に対して要素８５４が軸線方向にずれた場合、プローブヘッド又はスイッチヘッドが力を加えられ、例えば、操作され、その結果、電流回路を切換えることができ、この電流回路によって、この要素８５１及び８５４とが相対的に相互に軸線方向にずれたことが信号表示される。力蓄積器をバイアス力が作用するような形式で構成した場合、力閾値は、所定の形式で設定され、その結果、スイッチは、作動力が力蓄積器のバイアス力を超過した場合に初めて作動される。更に、無接触センサ、例えば、ホール効果スイッチを備えたマグネット装置を使用することができる。
【０１６８】
図１８には、要素８５０が線ＩＩ−ＩＩに沿った断面で示されており、その際、要素８５１の脚部８５２ｂと８５２ａ、並びに、要素８５４の縁領域、並びに、収容領域８５５とが示されている。この収容領域８５５及び８６０内には、力蓄積器８５６が収容されている。力蓄積器は、その軸線方向端領域が、収容領域８５５及び８６０の軸線方向端領域に接続されており、その際、収容領域８５５及び８６０は、力蓄積器の輪郭に適合することができる。更に、センサ（例えば、スイッチ又はプローブ）８５７が示されている。
【０１６９】
図１９には、アクチュエータの駆動ユニットと操作要素との間の作動接続部内の弾性体の別の実施例が示されている。駆動接続部は、駆動ローラ９００によって示されており、この駆動ローラは、周方向にも、軸線方向にも周囲に溝を有している。この溝９０１は、破線９０２によって示されている。ローラ９００が、駆動ユニット、例えば、電気モータによって回転されて、ピン９０３が半径方向で溝内に係合した場合、ガイドされたピン９０３は、溝９０１内での連行によって作動又は移動される。
【０１７０】
ピン９０３は、要素９０４内に、例えば、軸受９０５を用いて支承されている。
【０１７１】
要素９０４は、回転軸９０６並びに棒９０７を中心にして回転可能にガイドされている。要素９０８は、軸又は棒９０７と、回転しないように結合されており、その際、要素９０４と９０８との間には、力蓄積器９０９が設けられており、この力蓄積器は、要素９０４及び９０８の切欠部内に収容されており、その際、軸９０６を中心にした要素９０４の移動、例えば、回転の際、力蓄積器９０９が作用を及ぼし、従って、要素９０８への力の伝達又はトルクの伝達が行われる。
【０１７２】
力蓄積器９０９は、要素９０４及び９０８の収容領域内でバイアス力を以て、又は、バイアス力を持たないで収容されている。
【０１７３】
要素９０４の移動の際、バイアス力のある力蓄積器の収容部では、要素９０８の移動は、要素９０４による要素９０３の力の加わり方が力蓄積器のバイアス力よりも大きくない場合には、作用点の梃子比と乗算され、その際、この梃子比は、力蓄積器９１０の中心点と軸９０６の間隔と、ピンの中心点９１１と軸９０６との間隔との比に等しい。
【０１７４】
更に、電気接点９１２は、要素９０８内に装入されており、要素９０８は、力蓄積器９０９の変形の際初めて要素９０４の接触接続領域と接触し、そうすることによって、要素９０８から要素９０４へ通電することができるようになり、従って、電流給電線９１３を介しによってセンサとして制御ユニットと接続することができるスイッチが構成される。
【０１７５】
図２０には、図１９の装置構成が断面で示されており、その際、その際、溝９０１を備えたローラ９００が示されている。ピン９０３は、溝９０１内に係合されており、その際、ローラ９００の回転の際、ピン９０３が作動される。ピン９０３の摩擦の低減のために、ピン９０３は、軸受９０５によって要素９０４内に支承されている。更に、例えば、皿ばねパケット又は圧力ぱねとして構成することができる力蓄積器９０９から示されている。
【０１７６】
要素９０８は、例えば、歯の噛み合わせを介して要素９０７と作用接続することができる。
【０１７７】
図２１には、図１９に示されているような、ローラの別の可能な実施例が示されている。ローラ１０００は、実質的に、２つの要素１００１及び１００２から構成されている。要素１００１は、ほぼ半径方向に要素１００２内部に設けられており、その際、両要素は、力蓄積器１００３によって軸線方向に相互に取り付けられている。簡単にするために、図２１では、ローラ１０００の回転対称要素の半部しか示されておらず、その際、この要素は、軸線１００４に関して回転対称に設けられている。
【０１７８】
力蓄積器１００３は、バイアス力が加わった状態で、要素１００１のストッパ１００５と要素１００２のストッパ１００６との間に設けられており、その際、そのようにすることによつて、軸線方向のバイアス力か形成される。ピン、例えば、図１９のピン９０３の作動に基づいて、要素１００２に対して比で要素１００１から力が加わり、この力が力蓄積器１００３のバイアス力を超過した場合、要素１００２は、要素１００１対して軸線方向に移動することができる。センサ１００７は、このことを収容領域１００９内でセンサ要素１００８と係合することによって、要素１００２が軸線方向に移動した場合、要素１００８が収容領域１００９から脱出し、従って、接点、例えば、電気接点が開き、又は、閉じることができるようにして検出することができる。
【０１７９】
図２２には、発信器１１０１及び受信器１１０２を有するセンサ装置１１００が略示されている。発信器は、歯車として構成されており、その際、歯１１０３は、段階付けられた歯高を有している。歯１１０３は、第１の領域１１０４内に半径方向の高さを有しており、その際、歯１１０５は、それより小さな半径方向の高さを有している。この歯１１０３が、回転運動の結果、受信器１１０２の近くを通過した場合、受信器１１０２は、歯の高さに依存して信号を検出する。そのような信号は、図２３に、時間ｔの関数として示されており、その際、図の上半部には、信号ＳＵが時間の関数として示されており、つまり、要素１１０１は、時計方向に回転するということである。図の下側半部には、信号ＳＧが時間の関数として示されており、つまり、要素１１０１は、反時計方向に回転するということである。時間の関数としての信号特性ＳＵと時間の関数としての信号特性ＳＧとの違いが分かる。時間の関数としての信号ＳＵは、最小値１１０６から出発して、最大値１１０８に達する前に、中間値１１０７に上昇する。続いて、信号は、信号が再び上昇する前に、値１１０８から値１１０６に戻る。反時計方向の回転に相応する信号は、それとは別の経過特性であり、つまり、信号は、中間値１１１２をとる前に、最小値１１１０から直ぐに最大値１１１１に上昇する。一連の、信号の飛躍的変化を検出することによって、例えば、一連の、信号の飛躍的変化の量を検出することによって、要素１１０１の、例えば、センサの回転方向を検出することができる。
【０１８０】
図２４には、更に、センサ１２００の発信器１２０１及び受信器１２０２が示されており、その際、図２５には、受信器１２０２から、例えば、制御ユニットに伝送される、時間の関数としての信号Ｓが示されている。受信器は、歯車として構成されており、その際、歯車の歯は、同形状且つ均等に構成されている。歯車の歯の、このような構成に基づいて、信号Ｓは、時間の関数として、同様に均等であり、その際、信号は、両回転方向で同じである。
【０１８１】
図２３の信号を用いて、回転数も回転方向も検出することができ、その際、図２５の信号からは、第一に、回転数だけを検出することができる。しかし、モータに印加された電圧を用いて、回転方向も検出できるようにすることができる。
【０１８２】
図２６には、更に、センサ１２５０の発信器１２５１及び受信器１２５２が示されており、その際、発信器の歯は、鋸歯状に構成されている。歯の、このような構成に応じて、信号ＳＵ及びＳＧは、時間の関数として図２７に示されており、その際、信号ＳＵは、時間経過において、信号ＳＧに対して鏡面状に反転されており、この信号ＳＧは、要素１２５１の回転の際に反時計方向に相当する。信号形状ＳＵ及びＳＧによって、要素１２５１の回転数も回転方向も特定することができる。
【０１８３】
図２８ａには、発信器１３０１及び２つの受信器１３０２及び１３０３を有しているセンサ１３００が示されている。
【０１８４】
図２８ｂには、この図が部分的に示されており、その際、発信器１３０１と、相互に、ほぼ半径方向に配設された両受信器１３０２及び１３０３が示されている。発信器１３０１の歯の構成は、周方向で見て変えられており、つまり、歯１３０４は、半径方向に比較的大きく拡がっている領域１３０５と半径方向に比較的小さく拡がっている領域１３０６とを有している。
【０１８５】
図２８ｃには、信号が時間の関数として示されており、その際、信号１３０１は、センサ１３０２の信号であり、信号１３１１は、センサ１３０３の信号である。信号１３１０と信号１３１１との比の変化に拠って、この信号は、要素１３０１が反時計方向に回転しているように解釈することができる。
【０１８６】
図２８ｄには、同様に信号１３１２及び１３１３が示されており、その際、信号１３１２は、センサ１３０２によって形成され、信号１３１３は、センサ１３０３によって形成される。信号１３１２及び１３１３が、そのように時間に依存する場合には、要素１３０１は時計方向に回転しているものと推定することができる。
【０１８７】
従って、センサ装置１３００によって、要素１３０１の回転数も回転方向も特定することができる。
【０１８８】
更に、アクチュエータ、例えば、電気モータのトルク乃至力を回転数に依存して制御すると有利である。電気モータをパルス幅変調制御電流で制御すると、所定回転数で、作動トルク乃至力が所定値を超過しない場合に、回転数に依存してパルス幅を小さくすることができる。図２９には、この状態が図示されており、その際、回転数ｎ及び電流Ｉは、作動トルクＭの関数として示されている。曲線１４００は、Ｍの関数として回転数ｎを示しており、曲線１４０１は、Ｍの関数として電流Ｉを示している。ｎが限界値ｎＧを超過すると、電流は上側限界値よりも小さく、トルクは、同様に、許容範囲内である。ｎが限界回転数ｎＧを超過すると、電流１４０２は、過度に強く上昇し、トルクは、同様に、大き過ぎる。電流信号のパルス幅を小さくすることによって、トルクを、小さくなった回転数で、曲線１４０４に応じて、ほぼ一定値に制御することができる。
【０１８９】
図３０には、図７及び図８にしたがっての２つのセンサの各信号１４５０及び１４５１が、時間の関数として示されている。各信号には、位相ずれがある。この位相ずれによって、回転数を測定することができる。信号１４５１は、上昇側縁を有しており、信号１４５０は、その低い値１４５３を有している。各信号の、このような位置状態は、例えば、時計方向の回転方向に相応する。時点ｔ１で、回転方向が反転し、そのことは、上昇側縁１４５４で、信号１４５０が、その、比較的高い値１４５５を有しているようにして検出される。従って、時点ｔ２での回転方向の変化を検出することができる。
【０１９０】
電流測定／応力閉ループ／開ループ制御、
オートマチックマニュアルトランスミッションでは、アクチュエータの負荷電流を用いて、アクチュエータがどのような力でシフトロッドを負荷しているかを検出する（力制御、ストッパの検出）。
【０１９１】
これに対してはトルク−電流特性曲線が用いられる。負荷電流からの電動モータの回転トルク検出のためのエラー計算は、特性曲線の温度依存性がエラーへの影響を有していることを表している。
【０１９２】
トルク制御
ＰＷＭ電圧と電動モータ回転数とを用いて回転トルクを設定（制御）する別の方法がある。このためには回転数−回転トルク−電圧−特性マップが使用される。所定の回転トルク（最大トルク）を発生するためには、電動モータが低温の場合では、高温の場合よりも少ないＰＷＭ電圧しか必要としない。回転数−回転トルク−電圧特性マップへの温度の影響が考慮されない場合には、冷えている電動モータに基づかなければならない。冷えているモータの特性マップに基づく設定によれば、電動モータ温度が比較的高い場合に、回転トルクが４５％まで過度に低く設定される。
【０１９３】
電動モータ温度の検出方法：
１.  温度センサによる測定
２.  温度モデル（ＥＫＭ電子的クラッチマネージメント装置での現在のレベル）と結び付けた、温度センサによる測定
３.  電動モータのパラレルモデルを用いた電機子抵抗の適合化
４.  電動モータの温度モデル
５.  温度モデルの補償のための前記手段２と３の組合せ
電流測定なしでのトルクの計算
電動モータのパラレルモデルを用いることにより、いずれにせよ得られる信号からＰＷＭ電圧と電動モータ回転数と電流が推定値として求められる。従って電流の測定は省くことができる。この並列モデルの計算の際に重要なことは、温度依存性を考慮することである。電動モータ温度の計算（適合化、温度モデル、組合せ）に対しては推定電流値が用いられる。
【０１９４】
ＡＳＧ（オートマチックマニュアルトランスミッション）アクチュエータによる変速操作では、最大許容シフト力（これは変速機のシフトロッドによって設定される）は越えない。変速シーケンスでは、位置に依存する所定の操作力は、例えば移動に障害が生じた場合には越えてはならない。位置測定と共働して、変速過程がエラーなしで終了されるかないしはエラーが制御によって識別され相応の処置が施されることが保障されなければならない。これに対しては操作力が求められる。
【０１９５】
操作力検出のための手段は、電動モータのモータ電流の測定に関係する。電動アクチュエータで実施される力は、（温度に依存した）電流−トルク特性曲線を用いて求められる。
【０１９６】
Ｍ＝ｃΦＩ                                                     (1)
この場合
【０１９７】
【数１】
1998081158.tif 000001
【０１９８】
トルクの制御に対しては、回転数−回転トルク−電圧特性マップ（６）が利用される。ＰＷＭ電圧（３４）の設定によって電流（５）とトルクが前もって設定される。電機子における電圧に対しては以下の式が成り立つ。
【０１９９】
ＵＰＷＭ＝ＵＢＡＴ％ＰＷＭ−(ＲＥ＋２ＲＢ)Ｉ                            (3)
この場合前記ＲＥは出力段（トランジスタないし測定抵抗）の抵抗、ＲＢは（温度に依存する）炭素ブラシの抵抗である。
【０２００】
電動モータの電気的な方程式は以下の通りである（定常）：
ＵＰＷＭ＝ｃΦω＋ＲＡＩ                                             (4)
この場合前記ＲＡは、（温度に依存する）電機子の抵抗である。
【０２０１】
前記式（３）と（４）から電流が以下の式に従って得られる。
【０２０２】
【数２】
1998081158.tif 000002
【０２０３】
前記式（１）,（３）,（４）からは回転数−回転トルク−電圧特性マップが得られる。
【０２０４】
【数３】
1998081158.tif 000003
【０２０５】
４.１電流測定法
電動モータの制御のための回路は図１４に示されている。電動モータは２つの回転方向に作動する。そのためＨ形に接続された４つのトランジスタが制御のために必要である。電動モータを左回転ないし右回転で作動するためには、対角線上で相互に対向するトランジスタが同時に接続される。モータを短絡作動させるためには２つの対向するトランジスタが同時にスイッチオンされるかないしは１つのトランジスタがスイッチオンされ、電流が対向するトランジスタのところに接続された還流ダイオードを介して流される。
【０２０６】
測定抵抗（これはモータ内か又は測定パス中にある）を用いて電圧降下がアナログ信号で検出され、制御部に供給される。制御部は電動モータの作動状態（負荷電流ないし短絡電流）を設定する。そのためこれは既知である。
【０２０７】
モータパス内の測定抵抗は、測定結果に関してはアースパス内の測定抵抗よりも利点を有している。
【０２０８】
４.２  ＰＷＭ制御のもとでの電動モータ電流測定の特殊性
スイッチングトランジスタは１６ｋＨｚのＰＷＭ周波数で制御される（ＡＴＦＴＦ制御器）。この周波数でトランジスタは、非導通状態から導通状態へ切換られ、キーイング特性に応じて早期に又は遅延させて、再び非導通状態にも切換られる。ＰＷＭ信号が“ハイ”レベルならば、電流は対角線上で対向しているトランジスタを介して流れる。ＰＷＭ信号が“ロー”レベルならば、電動モータは短絡接続される。電動モータパス内の電流は、時間遅延に基づいて（電動モータの電気的時定数）電圧ジャンプに追従せず、１つの値に定められる。この値はパルスデューティファクタ（ＰＷＭの平均値）と電動モータ回転数から得られる（前記式(5)参照）。
【０２０９】
ＰＷＭ信号が“ハイ”レベルである場合には、測定抵抗がその中に配設されている測定パスを介して電流だけが流れる。この状態においてだけ測定パス内の電動モータ電流の測定が可能である。
【０２１０】
スイッチングトランジスタは、スイッチオンないしスイッチオフの際に短期間遷移状態にある。パルスデューティファクタが非常に小さい場合、すなわちパルス幅が非常に狭い場合には、遷移状態の継続時間とパルス幅との比は大きい。測定パス内を流れる電流は、トランジスタの遷移状態においてはモータパス内を流れる電流と等しくないので、非常に僅かなパルスデューティファクタ比のもとでの測定パス内の電流の測定では、は不正確な値しか得られない。
【０２１１】
５  作動中の電動モータの特性曲線変化
永久励磁される直流モータの熱的特性は実質的に以下の影響を受ける。
【０２１２】
１.電機子抵抗の変化−損失出力による加熱（η電動モータ）
２.炭素抵抗の変化−損失出力による加熱（炭素抵抗における電圧降下）
３.磁束の変化−電機子の熱伝導による加熱
これらの作用の各々は、出力評価と１次遅れ素子によってそのつどの作用の時定数と共に記載される。複数の経路を介して熱排出が行われるなら、複数の１次遅れ素子が作用の説明のために必要である。例えば電機子熱の一部はマグネットに伝導され、その他は（回転数に依存して）電機子端面側の巻線の空気摩擦によって導出される。
【０２１３】
電機子加熱は、大きな電機子抵抗となる。これは回転数−回転トルク特性曲線の回転につながる（図３１ｃ参照）
炭素加熱は、トルクの低下につながる。これは電機子抵抗と炭素抵抗の比に依存している。
【０２１４】
【数４】
1998081158.tif 000004
【０２１５】
マグネットの加熱は、磁束の減衰とそれに伴う回転数−回転トルク特性曲線
の回転につながる（図３１ｂ参照）。
【０２１６】
特性曲線の電機子電圧への依存性は考慮されなければならない。なぜならＰＷＭ電圧（３）が作動中に異なるからである。
【０２１７】
６  エラーの計算
６.１  モータ電流からの操作力の検出のためのエラー計算
エラー計算の際には、測定された電流と電動モータのトルクとの間の関係だけが考慮され、電動モータから変速機内の作用個所までの伝達区間の影響は考慮しない。
【０２１８】
モータ電流は、測定抵抗における電圧降下として検出される。
【０２１９】
Ｕ２＝ＲｍｅｓｓＩ                                                   (8)
偶然のエラーに対しては以下の式が有効である。
【０２２０】
【数５】
1998081158.tif 000005
【０２２１】
トルクは、トルク−電流特性曲線を介して定められる。
【０２２２】
Ｍ＝ｋΦＩ                                                     (10)
偶然のエラーに対しては以下の式が有効である。
【０２２３】
【数６】
1998081158.tif 000006
【０２２４】
【表１】
1998081158.tif 000007
【０２２５】
【表２】
1998081158.tif 000008
【０２２６】
電動モータトルクは、不確実であるが電流の測定によって定められる。
【０２２７】
６.２  ＰＷＭ電圧と回転数とから回転トルクの検出のためのエラー計算
この場合はＰＷＭ電圧にエラーをはいっていないことが前提となる。回転トルクに対しては以下の式が成り立つ。
【０２２８】
【数７】
1998081158.tif 000009
【０２２９】
温度の影響が偶然のエラーとして評価された場合には、トルクの偏差に対して以下の式が成り立つ。
【０２３０】
【数８】
1998081158.tif 000010
【０２３１】
最大の偏差は、始動トルク（ω＝０）のもとで生じる。
【０２３２】
【数９】
1998081158.tif 000011
【０２３３】
【表３】
1998081158.tif 000012
【０２３４】
ＰＷＭ電圧によるトルクの設定の際（最大トルクを上回ることは許されない）に温度の影響が考慮されない場合には、トルクは過度に低く設定される。温度依存性の考慮のもとではエラーが減少する。
【０２３５】
７  トルク−電流特性曲線の温度依存性の補償
トルク−電流特性曲線の温度依存性を考慮するためには、電動モータの温度が既知でなければならない。電動モータの温度の検出に対しては様々な手段が可能である。
【０２３６】
７.１  温度センサによる測定
温度センサは、炭素ブラシ近傍に配設される。介在する材料による熱伝導の時間遅延に基づいて、センサは測定すべき炭素温度の表面変化に応じて応答する。短期間の経過の際の加熱は検出できない。しかしながら電動モータにとって問題なのは始動電流による短期間のスイッチング過程である。
【０２３７】
温度センサは、温度モデルの補償として、また電動モータにおける迅速な熱変化の検出に対して適している。
【０２３８】
７.２  温度モデルと関連した温度センサ
温度センサの測定値は、温度モデルと関連して評価される。
【０２３９】
温度モデルの初期特性量として、測定された温度と、そのグラジエント並びにＰＷＭ電圧が用いられる。
【０２４０】
ＥＫＭ（電子的クラッチマネージメント装置）における目下の状態とは、電機子温度が温度センサを用いて検出されることである。炭素に対しては、電動モータ内のエネルギ取り入れに基づいた温度モデルが算出される。
【０２４１】
７.３  電機子抵抗の適合化
電流経過、回転数経過、給電電圧、室温での電動モータの安定した電機子抵抗、アイドリング回転数（例えば１３Ｖでの）、インダクタンスから電動モータの制御技術モデルを用いて電機子抵抗が適合化される（図３２参照）。電機子抵抗からは電機子の温度が推論され、またモータの熱的時定数と周辺温度を用いてマグネット温度が推定される。それにより温度依存性のトルク−電流特性曲線と電動モータから導出されるトルクがそこから検出可能である。
【０２４２】
前記［１］によれば以下の解決手段が得られる。：
電動モータの負荷電流に対しては以下の式が成り立つ。
【０２４３】
【数１０】
1998081158.tif 000013
【０２４４】
に対しては以下の式が成り立つ。
【０２４５】
【数１１】
1998081158.tif 000014
【０２４６】
電流エラーに対しては以下の式が成り立つ。
【０２４７】
【数１２】
1998081158.tif 000015
【０２４８】
前記［１］に従って以下のような適合化方程式が得られる。
【０２４９】
【数１３】
1998081158.tif 000016
【０２５０】
自由定数Ｋ１及びＫ２を用いることによって、モデルの動特性が実際のシステムに適合化される。
【０２５１】
７.４  電動モータの温度モデル
制御においては電動モータの温度モデルが連続的に算入される。これに対する初期パラメータは、電機子電流、給電電圧、回転数、モータの作動状態時間、さらに場合によって周辺温度等である。導入される電力及び導出される機械的出力は入力パラメータや目下の電動モータ温度から算出される。差分は、電動モータ内で熱に変換される損失出力である。（試験方式で定められる）電動モータの熱的時定数（外套面や端面を介しての電機子からの熱伝導、ブラシからの熱伝導等）と入力パラメータを用いて、電動モータの加熱とそれに伴う新たな温度が算出される（図３３参照）。それにより温度依存性の回転トルク−電流特性曲線と、電動モータから導出された回転トルクが検出される。
【０２５２】
長期間に亘って作動されなかった場合には外気温を介した補償が可能である。
【０２５３】
７.５  温度モデルの補償のための電機子温度の適合化
前記７.４のもとで既述した温度モデルの補償を行い、モデルのエラーが誤った温度の算出に結び付くことを回避するためには、前記７.３において既述した電機子抵抗の検出手法が利用される。この場合は短期間の過程も検出される。付加的なセンサは必要ない。
【０２５４】
８  別の方法：モータ電流の算出
以下ではどのような計算手法によって電流が推定され（進歩的な発展段階において）電流の測定が省かれる方法を説明する。
【０２５５】
８.１  ＰＷＭ電圧と回転数からの電動モータのトルクの算出
前記式(6)による温度依存性の高い、回転数−トルク−電圧特性マップを用いることにより、回転数とＰＷＭ電圧からトルクが算出される。：
【０２５６】
【数１４】
1998081158.tif 000017
【０２５７】
電動モータが負荷に対して動作しているかどうか、あるいは負荷によって駆動されているかどうかを検出するためには、さらにパルスデューティファクタが必要である。
【０２５８】
現れた温度依存性は補償されなければならない。温度モデルに必要な電動モータ電流は前記式(1)と(5)によって算出される。
【０２５９】
これらのスタチックな式は動的な過程（発進過程）のもとではエラーに結び付く。このエラーが許容可能かどうかはさらに検査されなければならない。
【０２６０】
８.２  動的モデルを用いた電流の算出
この場合は電動モータの制御技術的なモデルが形成される。このモデルは実際のシステムで発生していることとパラレルに制御において計算に利用される。このパラレルモデルでは、状態パラメータ、電流及び回転数が推定値として供給される（図３４参照）。
【０２６１】
このモデルのパラメータは完全には実際のシステムのパラメータとは一致しないので、モデル毎に別の回転数が実際の電動モータに対するものとして与えられる。この偏差に基づいてモデルが追従制御され、モデルの状態量が実際の過程に適応される。
【０２６２】
推定値が実際の値にどれくらいの精度で一致しているかは、モデルがどのくらいの速さで追従制御されるか（及びエラーがどのくらいの速さで減少されるか）に依存し、さらにモデルパラメータと実際のパラメータとの一致性にも依存している。どのエラーが算出されるべきかによってはさらなる検査が必要とされる。電動モータは制御技術的モデルとして非常に良好なシミュレートが可能なので、大体において生じるエラーは小さい。
【０２６３】
直流電流モータに対しては前記［２］によって以下の式が成り立つ。
【０２６４】
【数１５】
1998081158.tif 000018
【０２６５】
前記［２］によれば回転数と電流に対する推定値は以下の式によって算出される。
【０２６６】
【数１６】
1998081158.tif 000019
【０２６７】
自由定数ｄ１とｄ２を用いてモデルの動特性（エラーの減少）が実際のシステムに適合化される。
【０２６８】
さらに本発明は、先のドイツ連邦共和国特許出願公開第１９６２２６４３.０号にも関係している。その内容は明らかに本願の開示内容に属するものである。
【０２６９】
本願発明に伴って差し出される特許請求の範囲は、十分な権利保護を得るための先見的な形式的定義である。さらに本願出願人はこれまでに明細書及び／又は図面にだけ開示された特徴部分のみの請求は留保する。
【０２７０】
従属請求項に用いられる従属関係においては各従属請求項の特徴によって独立請求項の要件のさらなる展開が示されている。それらは従属関係にある従属請求項の特徴毎の独立的な客観的保護収得に対する放棄を意味するものではない。
【０２７１】
しかしながらこれらの従属請求項の実施例は、先行の従属請求項の実施例に依存することのない構成を有する発明自体も形成する。
【０２７２】
本発明は、本願明細書に記載された実施例のみに限定されるものではない。それどころか本発明の枠内では多くの変更も可能である。例えばそのような変化例では、本発明の明細書並びに図面に表された個々の特徴の組み合わせも可能であるし、また一般的な公知文献その他の実施形態と共に組み合わせて用いることも可能であり、さらに本願の請求項や図面、明細書に含まれている個々の特徴並びに方法ステップとの組み合わせも可能である。これらの特徴の組み合わせによれば、製造、検査、作業方法に該当する限り、新たな構成ないし新たな方法ステップないし方法ステップシーケンスが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】
自動車のドライブトレーンの概略図である。
【図２】
アクチュエータの概略図である。
【図３】
アクチュエータの概略図である。
【図４】
ａはセンサの概略図、ｂはセンサ出力信号の波形を示すダイヤグラムである。
【図５】
センサの概略図である。
【図６】
センサの概略図である。
【図７】
センサ出力及びその信号処理波形を示すダイヤグラムである。
【図８】
センサ出力及びその信号処理波形を示すダイヤグラムである。
【図９】
自動変速機の電動機を制御するブロック回路図である。
【図１０】
電動機の操作機能を表すテーブルを示した図である。
【図１１】
電動機の終段回路図である。
【図１２】
制御ユニットから電動機を制御する回路図である。
【図１３】
電動機の終段回路図である。
【図１４】
電動機の終段回路図である。
【図１５】
アクチュエータの断面図である。
【図１６】
アクチュエータの部分断面図である。
【図１７】
アクチュエータの部分断面図である。
【図１８】
図１７アクチュエータの部分断面図である。
【図１９】
アクチュエータの部分断面図である。
【図２０】
アクチュエータの部分断面図である。
【図２１】
アクチュエータの部分断面図である。
【図２２】
センサを示した図である。
【図２３】
センサ信号のダイヤグラムである。
【図２４】
センサを示した概略図である。
【図２５】
センサ信号のダイヤグラムである。
【図２６】
センサの概略図である。
【図２７】
センサ信号のダイヤグラムである。
【図２８】
ａはセンサの概略図、ｂはａの断面図、ｃ，ｄはセンサ信号のダイヤグラムである。
【図２９】
回転数−トルク−電流特性ダイヤグラムである。
【図３０】
センサ信号のダイヤグラムである。
【図３１】
ａ，ｂ，ｃは、モータの回転数−トルク特性ダイヤグラムである。
【図３２】
電機子抵抗検出ブロック回路図である。
【図３３】
モータの温度モデルを示すブロック回路図である。
【図３４】
モータの電流及び回転数を求めるブロック回路図である。
【符号の説明】
１          自動車
２          駆動エンジン
３          トルク伝達系
４          変速機
５          ディファレンシャル
６ａ，ｂ    ドライブアクスル
７ａ，ｂ    駆動輪
８          ホイール回転数センサ
１０        制御ユニット
１１        フライホイール
１２        クラッチカバー
１３        プレッシャープレート
１５        クラッチディスク
１７        摩擦ライニング
２１        ブレーキ
２３        負荷レバー
３０        装置
１００      アクチュエータ
１０１      駆動ユニット
１０６      ハウジング
１２１      圧力媒体マスタシリンダ
１２３      圧力媒体スレーブシリンダ
１２４      体積補償調整又は空気抜き装置
１２５      リザーバ
１２６      クラッチフォーク
１３３      クラッチスラストプレート
１３４      クラッチディスク
１３５      フライホイール
１３６      クラッチカバー
２００      アクチュエータ
２０１      駆動ユニット
２２１      エネルギ蓄積装置
４０２      発信器
４０３      磁気センサ
４２３      光源
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
1998081158.tif 000020